インフルエンザウイルスをアイスクリームコーンにたとえるなら、毎年接種するワクチンは、免疫系にアイスクリームの部分だけを認識させる。ある年はチョコレート、次の年はストロベリーという具合だ。ウイルスは毎年変化するため、ワクチンも変える必要がある。
新しい方法は、ウイルスの「コーン」の部分、つまり年ごとに変わらない部分を体に認識させる。この技術を研究している研究者らによると、実験動物では効果が確認されているが、ヒトで試験する前に、ワクチンの標的をさらに絞り、より大規模な研究で有効性を示す必要があるという。
「非常に幅広く応用できると考えています」と、スタンフォード大学の生化学教授で、Chan Zuckerberg Biohubの感染症イニシアチブの主任研究者であるピーター・キム氏は述べる。「パンデミックインフルエンザを防ぐユニバーサルインフルエンザワクチンの開発に役立つだけでなく、HIVにも重要な意味を持つ可能性があります」
インフルエンザワクチンの基礎
ワクチンの基本的な考え方は、死滅させたウイルス、または通常ウイルスの表面にあるタンパク質だけを人に注射することだ。免疫系は、その人工的な侵入者の一部を認識することを学び、数カ月後、あるいは数年後に同じタンパク質を再び見つけたときに起動できる防御反応を備える。
課題は、タンパク質の一部には、理由はともかく免疫系がはるかに検出しやすいものがあることだ。インフルエンザの場合、検出されやすいのはアイスクリームの部分、つまりその年の味に対する毎年のワクチンの標的だ。科学者らはさまざまに試みてきたが、免疫系の注意をコーンの部分に効果的に向けることはできていない。
新しい方法の着想は、化学専攻の大学院生ペイトン・ワイデンバッカー氏が、免疫系に認識させたいインフルエンザウイルスタンパク質上の特定の箇所に、きわめて選択的に結合するタンパク質についての講演を聞いたことから生まれた。科学者らはこのタンパク質をモノクローナル抗体と呼ぶ—「モノ」は結合する場所が1カ所だけであること、「クローナル」は同一のコピーを多数作れることを意味する。
「どんなものにもこの方法を使えるはずです。それが夢です。」
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講演中、科学者らは、モノクローナル抗体を手がかりとして使い、免疫系が同じ箇所に結合する仕組みを作れないかと考えた。
話を聞いていたワイデンバッカー氏は、別の方法につながるかもしれない化学的な工夫を思い出した。モノクローナル抗体から学ぶだけでなく、それ自体を利用してはどうだろうか。彼の案は、このきわめて特異性の高いモノクローナル抗体を実験室でインフルエンザウイルスタンパク質に結合させ、型紙として使うことだった。
タンパク質の残りの部分を、化学的な覆いとして働く分子で塗り、免疫系から見えなくすることができる。型紙を取り除けば、タンパク質のごく一部だけが露出し、免疫系はそれを認識し、やがて攻撃することを学ぶ。
このように大部分を覆ったタンパク質をワクチンとして使えば、パンデミックインフルエンザを含む複数のインフルエンザ株に共通するウイルスのコーン部分に対する攻撃を、免疫系に促せる可能性がある。
発想は単純、実現は困難
ワイデンバッカー氏は講演の後、キム氏に自分の案を話したが、二人とも、これほど単純な案なら誰かがすでに思いついているだろうと考えていた。ところがその後、ワイデンバッカー氏にキム氏から深夜のメールが届いた。「ピーターは『誰もやっていない。今すぐ始めよう』という感じでした」とワイデンバッカー氏は語る。
「ペイトンは化学者です」とキム氏は言う。「彼が考え出したのは、モノクローナル抗体を観察対象としてではなく、試薬として使う方法です」
発想は単純でも、実現は簡単ではなかった。ワイデンバッカー氏はシステムを機能させるまでにいくつかの難題に直面したが、チームによる初期試験の結果は、次の学術誌に掲載され、Proceedings of the National Academy of Sciences有望なものとなっている。
この巧みに覆いを施したインフルエンザタンパク質を投与された実験動物は、ほかのインフルエンザ株にも免疫反応を示した。これは、動物がコーン部分にある共通の特徴を認識することを学んだ場合にのみ起こる反応だ。通常のワクチンを投与された動物は、ほかのインフルエンザ株に十分な反応を示さなかった。
研究者らは免疫反応を「偏らせる」ことに成功したが、標的をさらに絞るにはまだ取り組みが必要だ。成功すれば、さまざまな感染因子に有効な方法になり得ると研究者らは述べている。
「どんなものにもこの方法を使えるはずです。それが夢です」とワイデンバッカー氏は言う。「適切な化学の手法があれば、市販されているどのモノクローナル抗体でも入手して、この方法を使えます」
この研究は、バージニア・アンド・D・K・ルートヴィヒがん研究基金とChan Zuckerberg Biohubの助成を受けた。
