『Nature』に掲載された新たな研究は、ファイザー／BioNTechの新型コロナワクチン接種後の免疫反応を検証しています。
研究によると、2回目の接種には「1回目の接種をはるかに上回る有益な効果」があるとされています。
ファイザー、BioNTech、モデルナの新型コロナワクチンは、従来のワクチンとは作用の仕組みが異なるため、研究者らは免疫系の反応についてさらに詳しく知りたいと考えました。
ある研究によると、新型コロナワクチンの2回目の接種は、幅広い抗ウイルス防御をもたらす免疫系の一部を強力に刺激します。
この知見は、2回目の接種を省略すべきではないという見解を強く裏付けるものです。
「RNAワクチンは極めて高い有効性を持つにもかかわらず、その作用の仕組みについてはほとんど分かっていません」と、スタンフォード大学で病理学ならびに微生物学・免疫学の教授を務めるBali Pulendran氏は述べています。「そこで私たちは、そのうちの一つのワクチンによって誘導される免疫反応を、極めて詳細に調べました。」
この研究は、Natureに掲載されたもので、ファイザー社が販売するこのワクチンが、免疫反応を構成する多数の要素に対して正確にどのような影響を与えるのかを明らかにすることを目的として設計されました。
研究者らは、ワクチンを接種した人々の血液サンプルを分析しました。抗体を数え、免疫シグナル伝達タンパク質のレベルを測定するとともに、242,479個の個別の免疫細胞について、ゲノム内のすべての遺伝子の発現を調べ、その細胞の種類と状態を特定しました。
2回目の接種と免疫系
「世界の関心は最近、新型コロナワクチン、特に新しいRNAワクチンに集中しています」とPulendran氏は述べています。
「RNAワクチンが人に投与されるのはこれが初めてであり、その作用の仕組みについては手がかりがほとんどありません。それでも、新型コロナウイルスに対して95%の防御効果をもたらしています」とPulendran氏は述べています。
従来、新しいワクチンを承認する際の主要な免疫学的根拠は、中和抗体を誘導する能力でした。抗体とは、B細胞と呼ばれる免疫細胞によって作られる個別化されたタンパク質で、ウイルスに結合し、細胞への感染を阻止することができます。
「抗体は測定が容易です」とPulendran氏は述べています。「しかし、免疫系はそれよりもはるかに複雑です。抗体だけでは、免疫系の複雑さや、起こりうる防御の幅を十分に反映することはできません。」
Pulendran氏と同僚らは、ワクチンの影響を受けるすべての免疫細胞の種類について、その数、活性化のレベル、発現する遺伝子、さらに接種後に産生・分泌されるタンパク質や代謝物など、その動向を評価しました。接種後の接種の動向です。
研究者らが調べた免疫系の重要な構成要素の一つがT細胞です。T細胞は、抗体のようにウイルス粒子に結合するのではなく、ウイルス感染の特徴的な兆候を示す細胞を体内の組織の中から探し出して攻撃・破壊する、探索・破壊型の免疫細胞です。
さらに、先陣を切って対応する細胞群である自然免疫系も、極めて重要であることが分かってきました。Pulendran氏によれば、自然免疫系は体の「第六感」であり、その構成細胞は病原体の存在を最初に察知する役割を担っています。これらの細胞は、異なる病原体を区別するのは得意ではありませんが、「スターターピストル」のような信号タンパク質を分泌し、獲得免疫系（特定のウイルスや細菌の種や株を攻撃するB細胞やT細胞）の反応を始動させます。
獲得免疫系が活性化するまでの約1週間の間、自然免疫の細胞は、病原体と思われるものを何でも貪食したり、（やや無差別ではあるものの）有害物質を放出したりすることで、初期の感染を食い止めるという極めて重要な役割を果たします。
ファイザーのワクチンは、モデルナ社のワクチンと同様に、生きたまたは死滅した病原体、個々のタンパク質、あるいは炭水化物から構成され、免疫系を特定の微生物に集中させて排除することを目的とする従来型のワクチンとは、大きく異なる仕組みで作用します。ファイザーとモデルナのワクチンは、代わりに、COVID-19の原因となるウイルスであるSARS-CoV-2が感染細胞へ結合するために用いるスパイクタンパク質を産生させるための遺伝情報を含んでいます。
「強力で有益な効果」
2020年12月、スタンフォード・メディシンがファイザーのワクチン接種を開始しました。これを受けて、Pulendran氏はそのワクチンに対する免疫反応について、完全な評価報告書を作成したいと考えるようになりました。
研究チームは健康なボランティア56人を選定し、1回目と2回目の接種の前後の複数の時点で血液サンプルを採取しました。研究者らは、1回目の接種によってSARS-CoV-2に特異的な抗体レベルが予想どおり上昇するものの、2回目の接種ほどの上昇は見られないことを確認しました。また、2回目の接種には、1回目の接種では見られない、あるいはほとんど見られない作用もありました。
「2回目の接種には、1回目の接種を大きく上回る強力で有益な効果があります」とPulendran氏は述べています。「抗体レベルの大幅な増加、1回目の接種だけでは見られなかった優れたT細胞反応、そして著しく増強された自然免疫反応を引き起こしました。」
Pulendran氏によれば、予想外なことに、ワクチン、特に2回目の接種は、通常は数が少なく静止状態にある、新たに発見された先陣細胞群を大量に動員させました。
この細胞群は、Pulendran氏が主導した最近のワクチン研究で初めて確認されたもので、通常は豊富にある単球の小さな亜集団であり、抗ウイルス遺伝子を高いレベルで発現しています。実際の新型コロナ感染に対してはほとんど変化を示しませんが、ファイザーのワクチンはこれらの細胞を誘導しました。
自然免疫の一部を構成するこの特殊な単球群は、接種前には循環血液細胞全体の0.01%しか占めていませんでした。しかし、ファイザーワクチンの2回目の接種後には、その数が100倍に増加し、血液細胞全体の1%を占めるまでになりました。さらに、その性質は炎症性が弱まる一方で、抗ウイルス性が一段と強まりました。Pulendran氏によれば、これらの細胞は多様なウイルス感染に対して幅広い防御をもたらす、独特の能力を備えているようだとのことです。
「追加接種の直後のわずか1日で、これらの細胞の頻度が極めて大きく増加したことは驚くべきことです」とPulendran氏は述べています。「これらの細胞は、SARS-CoV-2だけでなく、他のウイルスに対しても防御的な対応を展開できる可能性があります。」
その他の共著者は、スタンフォード大学およびアトランタにあるYerkes国立霊長類研究センターに所属しています。また、マサチューセッツ州ビラリカを拠点とするQuanterix社の研究者およびエモリー大学の研究者も、この研究に貢献しました。
本研究への資金提供は、National Institutes of Health、Open Philanthropy、Sean Parker Cancer Institute、Soffer Endowment、Violetta Horton Endowment、スタンフォード大学、Henry Gustav Floren Trust、Parker Foundation、Cooperative Centers on Human Immunology、Crown Foundationによるものです。
出典：スタンフォード大学
