ウイルス同士の干渉は、将来のワクチン接種につながるか？

コロナウイルス/一般/グライプ
ウイルス同士が干渉しあうとき

イグナシオ・ロペス＝ゴーニ著
01/11/2023
ウイルス同士の干渉は、将来のワクチン接種につながるか？

https://microbioblog.es/cuando-los-virus-interfieren-entre-ellos

2020年春から2021年春にかけて、北半球と南半球の多くの国で、インフルエンザ、呼吸器合胞体ウイルス（RSV）、パラインフルエンザ、その他のヒトコロナウイルスの通常の周期的傾向が急激に逆転した。

2017年から2022年までの世界全体での異なるインフルエンザウイルス亜型の検出。パンデミックの間にインフルエンザは「消滅」した。

南半球でインフルエンザが消滅（2020/10/14）。

今年のインフルエンザはどうなるのか（2022/09/28）。

この現象を説明するために、当時いくつかの理由が挙げられた：監禁、社会的距離、手指衛生、マスクの使用、国際的な移動の減少...が他の呼吸器系ウイルスの行動に影響を及ぼし、これらの他の感染症の減少を説明することになった。しかし、あるウイルスが別のウイルスの行動に影響を与えるという、ウイルス干渉と呼ばれる現象が影響している可能性もある。

ウイルスの干渉については以前から知られていた。

あるウイルスが別のウイルスに干渉するという考えは、ワクチンと同じくらい古い。エドワード・ジェンナーは早くから、天然痘ワクチンを接種した際、患者が帯状疱疹を患っているとワクチンがうまく機能しないことに気づいていた。ジェンナーのワクチンは生きた牛痘ウイルスを投与するものだった。ウイルスの干渉は、1960年代にポリオなどいくつかのエンテロウイルスに対して初めて弱毒生ワクチンが開発されたときに再び観察された。これらのワクチンはすぐに、重症の呼吸器感染症に対しても予防効果を示すことがわかった。これらのワクチンを小児に接種すると、インフルエンザ、パラインフルエンザ、呼吸器合胞体ウイルス、アデノウイルス、ライノウイルスなど、呼吸器感染症に無関係な他のウイルスの感染症例が減少した。あるウイルスが別のウイルスの増殖を阻害したり、影響を与えたりすることは明らかであった。

このような相互作用や複数感染の研究は容易ではない。我々の免疫システムは常にウイルスやバクテリアと対峙している。あるウイルス感染は、自然免疫反応を刺激することによって、別の感染から私たちを守ることができる。あたかも最初の感染が、非特異的な方法で私たちの防御を訓練しているかのようである。自然免疫は病原体によって引き起こされ、身体を別の侵入者から守る。風邪やインフルエンザが毎年交互に流行のピークを迎えるのは、このためかもしれない。しかし、説明はそれほど単純ではない。ウイルスの干渉はウイルスだけでなく、人間の行動、環境条件、天候、無症候性感染、あるいは学校のカレンダーなどにも左右される。

重症度上昇をもたらす重複感染

多くの呼吸器系ウイルスが同じ時期に流行し、同時に感染することもあれば、連続して感染することもある。1つのウイルスに感染すると、もう1つのウイルスの複製に影響を与え、感染を増加させたり、あるいは減少させたりすることがある。このように、2つのウイルスの間には、相加的あるいは相乗的な効果をもたらす相互作用が存在する。例えば、SARSCoV2とインフルエンザAH1N1の同時感染は、単独感染よりも重症化する。

一方のウイルスがもう一方のウイルスの感染を防ぐ

しかし、ウイルスの相互作用は拮抗作用を伴う負の場合もあり、2番目のウイルスが1番目のウイルスと同じファミリーまたはタイプに属するかどうかによって異なる。通常、同種ウイルス間の相互作用は、最初のウイルスに対する免疫が2番目のウイルスによる感染を防ぐことを意味する。例えば、インフルエンザウイルスの亜型や系統の感染の場合、1番目のウイルスが2番目のウイルスによる発病を防ぐ。例えば、A型インフルエンザウイルスと呼吸器合胞体インフルエンザウイルスの感染のように、互いに大きく異なる異種ウイルス間の相互作用は、2番目のウイルスの複製を減少させたり阻止したりする非特異的な自然免疫反応を引き起こす。これは、関与するウイルスの種類だけでなく、感染と感染の間の時間や、それぞれのウイルスに対する宿主の免疫反応にも依存する。

インターフェロンと抗ウイルス状態

このようなウイルス間の負の相互作用や干渉を説明する最も可能性の高いメカニズムは、最初のウイルスが自然免疫の一時的な状態を誘導することである。ウイルスの構造成分の一部は、呼吸器系や消化器系の上皮細胞や免疫系の非特異的レセプターによって認識される。この相互作用により、放出されたインターフェロン遺伝子の発現が活性化され、最終的には周囲の細胞表面のインターフェロン受容体と結合し、効果が増幅され、ウイルスの複製を直接阻害する抗ウイルス防御状態に至る。このように、第一のウイルスによるインターフェロン遺伝子の活性化は、第二のウイルスの感染と複製を制限することができる。同様に、他の炎症性サイトカインを刺激したり、非炎症性メディエーターを減少させたりすることは、共感染によって疾患の重症度が上昇する理由を説明できるかもしれない。

インターフェロンと抗ウイルス防御状態についてさらに詳しく知るには

インフルエンザウイルスには "階層性 "がある

疫学的データや、フェレットや細胞培養の実験モデルでの研究に基づいて、呼吸器系ウイルス間の干渉の例がいくつかある。例えば、インフルエンザのシーズンによっては、H3N2型インフルエンザのピークがH1N1型インフルエンザのピークに先行することが多く、B型インフルエンザのピークでも同様のパターンが起こることがある。これらのパターンは、これらのインフルエンザウイルスの間に「階層性」があることを示唆している。フェレットを用いた研究によると、H1N1はB型インフルエンザウイルスに比べて防御反応を引き起こす力が強く、H3N2は最も弱いことが示唆されている。

いくつかの国では、インフルエンザ流行時に呼吸器合胞体ウイルスの発生頻度が低いことが観察されており、これは負の干渉を示唆しており、両方のウイルスが同時に検出される可能性は低い。フェレットを用いた実験でも、自然免疫がこの干渉に関係していることが示唆されている。呼吸器合胞体ウイルスとヒトメタニューモウイルスは冬から春にかけて一緒に循環することが多く、患者から採取した鼻咽頭スワブから一緒に検出されることがある。しかし、これら2つのウイルスの相互作用のタイプについては議論があり、いくつかの結果は何らかの負の干渉を示唆している。

ライノウイルスはインフルエンザや呼吸器合胞体ウイルスを予防するか？

2009年にヨーロッパでライノウイルスが流行した際、H1N1インフルエンザの流行は数週間遅れた。同様に2014年には、香港と中国でライノウイルスの高率感染がインフルエンザの流行を遅らせ、あるいは阻止した。観察された両ウイルスによる同時感染は、理論的な関連モデルから予想されるよりもはるかに低く、両ウイルス間の負の相互作用を示唆している。マウスモデルでは、ライノウイルスの接種がインフルエンザの重症度を低下させ、動物の死亡を防ぐことが示されている。

ライノウイルスと呼吸器合胞体ウイルスの間の負の相互作用も一般的である。呼吸器合胞体ウイルスが検出されると、ライノウイルスに感染している可能性が低くなります。小児では、以前に呼吸器合胞体ウイルスに罹患したことがある人や最近罹患した人では、ライノウイルス感染率が低くなります。

SARSCoV2との相互作用

一方、他の呼吸器ウイルスとは異なり、ライノウイルスはCOVID19にもかかわらず循環し続けた。ライノウイルスは非エンベロープウイルスであり、消毒薬に対してより耐性があり、マスクによる感染もあまり妨げられない。細胞モデルでは、ライノウイルスはSARSCoV2の複製を減少させることが示されている。

インフルエンザとSARSCoV2の相互作用に関しては、このコロナウイルスはH1N1インフルエンザウイルスよりもはるかに大きなインターフェロンとサイトカイン遺伝子の発現増加を鼻粘膜で生じる。しかし、インフルエンザとは対照的に、SARSCoV2は肺組織においてインターフェロン応答を誘導せず、遅発性で旺盛な炎症を引き起こす。このように、SARSCoV2が上気道や下気道で誘導する自然免疫応答は、インフルエンザが誘導するものとは異なっており、どちらのウイルスが先に感染するかによって、2つのウイルス間の相互作用のタイプに影響を与える可能性がある。ハムスターを用いた実験によると、H1N1に続いてSARSCoV2に感染した場合、肺におけるSARSCoV2のウイルス量は少なく、ウイルスの複製が少ないことが示唆された。対照的に、SARSCoV2への先行感染は、H1N1単独感染と比較して、その後のH1N1ウイルス量に影響を与えなかった。さらに、炎症、組織損傷および疾患の重症度は、両方のウイルスに同時に感染した動物で高かった。

全体として、このデータはSARSCoV2とライノウイルスの両方がA型インフルエンザウイルスの感染能力を阻害することを示唆している。ライノウイルスもSARSCoV2の複製を減弱させるようであるが、SARSCoV2はライノウイルスには有意な影響を与えないようである。呼吸器合胞体ウイルスはSARSCoV2に対して最小限の影響しか及ぼさないが、SARSCoV2はSARSCoV2の複製を抑制する可能性があり、一方、インフルエンザウイルスが主な感染病原体である場合、インフルエンザAはSARSCoV2の複製を減少させる可能性がある。

ウイルスの干渉-将来のワクチン接種法？

ウイルス同士がどのように干渉しあうかを理解することで、将来、あるウイルスを利用して別のウイルスと闘うことができるようになるかもしれない。例えば、操作された、あるいは欠陥のあるウイルスを点鼻薬に混ぜて、自然免疫系に刺激を与えるだけで、他のウイルスによる感染から私たちを守ることができるかもしれない。おそらく、致命的なウイルス感染を避けるためには、別の防御ウイルスによる感染を誘発する必要があるのだろう。結局のところ、ワクチンとはそういうものなのである。

参考文献

呼吸器ウイルス間のウイルス干渉。Piret, J., et al. 28(2):273-281.

新型コロナウイルスと一般呼吸器ウイルス間のウイルス干渉の可能性を探る。Deleveaux, S., et al. 10(2): 91-97.

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