新型コロナウイルスを取り巻く科学的パズル

アメリカのメディア the epoch times より翻訳
記事後半の、感染者の症状や、サイトカインストームに関する部分が興味深いです。

February 3, 2020 12:56, Last Updated: February 6, 2020 13:43
By Yuhong Dong

新型コロナウイルス（2019-nCoV）の突然の発生により、中国の湖北省と浙江省の3つの主要都市のすべてが検疫の対象となりました。他の国々は、中国から人々を追い出そうとしています。この新しいウイルスは非常に高い感染速度（高いR0）と高い致死率を持っているため、中国だけでなく世界中の公衆衛生に対する重大な課題となっています。

ウイルスの起源、ヒトからヒトへの感染期間、および中国からの現在の限られた情報に基づいた感染者の臨床管理に関する知識には大きなギャップがありますが、最近の研究論文を発表したこのウイルスについての科学者の発見は以下に要約されています。

ほとんどの論文は、2019-nCoVが最も近いコウモリコロナウイルスに関連するのは88パーセント、SARSにのみ79パーセント、MERSにわずか50パーセントであると報告しました。国立疾病予防管理研究所、中国疾病管理予防センター、中国のバイオセーフティの重要な研究所のルージャン・ルー教授と彼の共著者は、1月30日のランセットでの論文で、「このウイルスの出現について、遺伝子組換えはおそらく理由ではない」とコメントした。」

2020年1月27日、ギリシャの5人の科学者による研究により、2019-nCoVの遺伝的関係が分析され、「新しいコロナウイルスは、ゲノムのほぼ半分に新しい系統を提供し、サルベコウイルスの亜属内の他のウイルスと密接な遺伝的関係はない」、コロナウイルスでは見られなかった異常な中間セグメントがあります。これはすべて、2019-nCoVがまったく新しいタイプのコロナウイルスであることを示しています。この研究の著者は、2019-nCoVが異なるコロナウイルス間のランダムな自然変異に由来するという元の仮説を拒否しました。 （Paraskevis et al 2020 BioRxiv）

※この記事はbioRxivを通じて利用できるようになったプレプリントであり、ピアレビューされていません。

患者の非常に高い遺伝的同一性は、ヒトへの最近の伝染を示しています

2019-nCoVはRNAウイルスです。 RNAウイルスは自然突然変異率が高い。 Luらによるランセット研究。 「典型的なRNAウイルスとして、コロナウイルスの平均進化率は、サイトあたり年間約10-4ヌクレオチドの置換であり、すべての複製サイクル中に突然変異が生じます。したがって、ここで説明されているさまざまな患者の2019-nCoVの配列はほぼ同じであり、99.9％を超える配列同一性がありました。この発見は、2019-nCoVが非常に短い期間内に1つのソースから発生し、比較的迅速に検出されたことを示唆しています。

科学のJon Cohenによる1月31日の記事は次のように述べています。「ウイルスが人間の集団を長く循環するほど、感染した人々の株を区別する突然変異を開発する時間が長くなり、これまでに分析された2019-nCoVシーケンスが異なることを考えると相互に最大7ヌクレオチドの差があるため、これはごく最近ヒトに飛びついたことを示唆しています。しかし、どの動物がウイルスを人間に広めたかは謎のままです。」

コウモリまたは華南市場のソースはすべてではない

Lu教授らは、ウイルスの自然宿主についても議論しました。初期の仮説は、武漢の華南水産市場で販売されていたコウモリからウイルスがヒトに感染したことでした。

Luら「最初に、武漢のほとんどのコウモリ種が冬眠している2019年12月下旬に発生が最初に報告されました。第二に、コウモリはHuananシーフードマーケットで販売または発見されなかったのに対し、さまざまな非水生動物（哺乳類を含む）が購入可能でした。第三に、2019-nCoVとその近縁種であるbat-SL-CoVZC45およびbat-SL-CoVZXC21の間の配列同一性は90％未満でした。したがって、bat-SL-CoVZC45とbat-SL-CoVZXC21は2019-nCoVの直接の祖先ではありません。」

著者は、武漢の発生の原因となった2019-nCoVは当初コウモリによってホストされていたかもしれないが、まだ知られていない他のメカニズムを介してヒトに伝染した可能性があると指摘しています。

Scienceの記事は次のように述べています。最初に確認された2019-nCoV症例の多く（あるレポートの最初の41件中27件、別のレポートでは47件中26件）は武漢市場に関連していましたが、初期の少数を含めて最大45％がそうではありませんでした。これは、人々への最初のジャンプが他の場所で起こった可能性を高めます。」

スパイクタンパク質は、ヒト受容体に対する親和性に影響を与えることなく4つの正確な変異を持っています

すべてのウイルスは、ヒト細胞に結合する受容体を持たなければならず、ヒト細胞内でのみ生存でき、複製するためにヒト細胞に依存しなければなりません。これらの機能がなければ、血液や組織液で循環しているウイルスは、人間の免疫システムによって簡単に除去されます。

ウイルスは、特定の表面タンパク質チャネルを介してヒト細胞に入ります。人間の細胞に結合するウイルス表面タンパク質の相互作用は、鍵を使用してロックを開く方法と似ています。

以前の研究では、SARS-CoVのアンジオテンシン変換酵素2（ACE2）など、さまざまなコロナウイルスが結合するいくつかの受容体があることが示されています。 ACE2受容体は、特に肺および小腸の上皮内層に沿ってヒト組織に豊富に存在し、SARS-CoVの細胞への侵入経路を提供します。

LuらのLancet論文によると、SARS-CoVと2019-nCoVの受容体結合ドメインには構造的な類似性があります。 2019-nCoVスパイクタンパク質（Sタンパク質）は、細胞受容体への結合を担い、宿主組織のウイルスターゲティングに不可欠です。 Lu et。による分子モデリングデータ。 al。 2019-nCoV受容体結合ドメインにアミノ酸変異が存在するにもかかわらず、2019-nCoVはACE2受容体を使用して宿主細胞に侵入する可能性があることを示唆しています。

2020年1月21日、Xintian Xu等。上海のパスツール研究所、中国科学院、中国科学院、中国科学アカデミー、パスツール研究所、分子ウイルス学および免疫学の主要研究室から、「現在進行中の武漢の発生とそのスパイクのモデリングからの新規コロナウイルスの進化」という論文を発表しましたSCIENCE CHINA Life Sciencesの「人への感染のリスクのためのタンパク質」。この論文は、武漢2019-nCoVのSタンパク質のより正確な分析を提供しました。

Sタンパク質は通常、コロナウイルスの他の遺伝子ドメインと比較して最も可変性の高いアミノ酸配列を持つことが知られていました。しかし、武漢CoVとヒトに感染するSARS-CoVの間のかなりの遺伝的距離、および武漢CoV Sタンパク質とSARS-CoVの全体的な低い相同性にもかかわらず、武漢CoV Sタンパク質にはいくつかの配列のパッチがありましたSARS-CoVのそれと高い相同性を持つ受容体結合（RBD）ドメイン。 SARS-CoV Sタンパク質の442、472、479、487、および491位の残基は、受容体複合体の界面にあることが報告されており、異種間およびSARS-CoVのヒトからヒトへの伝播に重要であると考えられた。驚いたことに、5つの重要な界面アミノ酸残基のうち4つを置換したにもかかわらず、Wuhan CoV Sタンパク質はヒトACE2に対して有意な結合親和性を持っていることがわかりました。武漢CoV Sタンパク質の位置442、472、479、および487の置換残基は、構造コンフォメーションを変更しませんでした。武漢CoV Sタンパク質とSARS CoV Sタンパク質は、RBDドメインでほぼ同一の3-D構造を共有しているため、相互作用界面で同様のファンデルワールスと静電特性を維持しています。したがって、武漢CoVは、Sタンパク質とACE2の結合経路を介したヒトへの伝播に対して、依然として重大な公衆衛生上のリスクをもたらす可能性があります。」

新しい2019-nCoVがSARSとは異なるウイルスであることはすでにわかっています。 Sタンパク質は非常に多様であることが理解されています。 2019-nCoVのSタンパク質の遺伝子配列、タンパク質構造、さらには機能がSARSウイルスのものと異なっていても驚くことではありません。しかし、この新規ウイルスは、ヒトACE2受容体への結合親和性を維持しながら、選択された部位で正確に変異するほどインテリジェントなのでしょうか？ウイルスはSタンパク質の4つのアミノ酸のみをどのように変化させましたか？ウイルスは、クラスター化された定期的に間隔を空けた短いパリンドロームの繰り返し（CRISPR）を使用して、これが起こることを確認する方法を知っていましたか？

見事な発見：HIVからのSタンパク質挿入

2020年1月27日、プラシャント・プラダンらインド工科大学から「2019-nCoVスパイクタンパク質のユニークな挿入物とHIV-1 gp120およびGagとの不思議な類似性」というタイトルの論文が発表されましたが、現在改訂中です。この論文の著者であるビシュワジット・クンドゥ教授は、タンパク質遺伝子および遺伝子工学に特化しており、過去17年間にPubMedで影響の大きい生物医学雑誌を含む約41の論文を発表しています。

著者らは、2019-nCoVに固有であり、他のコロナウイルスには存在しないスパイク糖タンパク質（S）に4つの挿入を発見しました。 「重要なことは、4つすべてのインサートのアミノ酸残基は、HIV-1 gp120またはHIV-1 Gagのアミノ酸残基と同一性または類似性を持っていることです。興味深いことに、インサートが一次アミノ酸配列で不連続であるにもかかわらず、2019-nCoVの3Dモデリングは、それらが受容体結合部位を構成するように収束することを示唆しています。 2019-nCoVで4つのユニークな挿入物が見つかりましたが、そのすべてがHIV-1の重要な構造タンパク質のアミノ酸残基と同一性/類似性を持っていることは、自然の中で偶然ではありません。

プラダンら。さらに、「驚いたことに、これらの配列挿入はSARSのSタンパク質に存在しなかっただけでなく、コロナウイルス科の他のメンバーにも見られませんでした。ウイルスがこのようなユニークな挿入を短時間で自然に獲得する可能性は非常に低いため、これは驚くべきことです。」

「意外なことに、すべての挿入がヒト免疫不全ウイルス-1（HIV-1）と一致しました。さらに分析すると、2019-nCoVを含むHIV-1の整列配列は、表面糖タンパク質gp120（アミノ酸配列位置：404-409、462-467、136-150）およびGagタンパク質（366-384アミノ酸）に由来することが明らかになりました。 HIVのGagタンパク質は、宿主膜結合、ウイルスのパッケージング、およびウイルス様粒子の形成に関与しています。 Gp120は、一次受容体CD4に結合することにより、宿主細胞の認識に重要な役割を果たします。この結合は、GP120の構造再編成を誘発し、CXCR4やCCR5などのケモカイン共受容体の高親和性結合部位を作成します。」

CD4細胞はヒトの免疫に不可欠であり、ヒト免疫不全ウイルスまたはHIVの直接の標的であることはよく知られています。 HIVはCD4細胞に付着し、それらに侵入して感染します。その後、ウイルスは感染した各CD4細胞を工場に変え、最終的にすべてのCD4細胞が破壊されるまで、より多くのHIVウイルスを作成します。 HIVに感染した人々は、軍隊の機能を失っている国のような免疫または防衛システムを失います。

図3のSタンパク質の4つの挿入（Pradhan et。al。2020 bioRxivから）を詳しく見ると、それらはすべてタンパク質の結合表面にあり、標的に結合できるように設計されているようです細胞受容体サイト。自然な偶発的変異は、Sタンパク質の全長にわたってランダムに分布します。これらの挿入のすべてが偶然にSタンパク質の結合部位に現れることはほとんどありません。

Pradhanらによる記事。 al。 bioRxivで利用できるプレプリントであり、ピアレビューされていません。

bioRxivのレポート：「この論文は、著者によって取り下げられました。彼らは、彼らの技術的アプローチと結果の解釈に関して研究コミュニティから受け取ったコメントに応じてそれを修正するつもりです。ご質問がある場合は、対応する著者にお問い合わせください。」

臨床的証拠：患者のサイトカインストームは血液リンパ球の進行性低下を伴う

プラダンらのHIVウイルスに関連する発見は正しいか間違っていますか？正しい場合、ウイルスはヒトCD4 T細胞に侵入し、対応する臨床的特徴をもたらすことができるはずです。 2020年1月24日に中国武漢のJin Yin-tan病院のChaolin Huang教授らがThe Lancetに発表した論文「中国の武漢で2019年の新規コロナウイルスに感染した患者の臨床的特徴」をレビューすると、Pradhan らの結論を補強します。

Huangは、2020年1月2日の時点で、実験室で確認された2019-nCoV感染で入院した41人の病院患者を分析しました。

病気の発症時の一般的な症状は、発熱（98％）、咳（76％）、筋肉痛または疲労（44％）でした。あまり一般的ではない症状は、喀痰（28％）、頭痛（8％）、吐血（5％）、および下痢（3％）でした。

**呼吸困難は55％で発症しました（病気発症から呼吸困難までの期間の中央値は8日です）。 **63％がリンパ球減少症でした。 41人の患者全員に肺炎があり、胸部CTで異常な所見が認められた。

合併症には、急性呼吸器症候群（29％）、RNAaemia（15％）、急性心臓損傷（12％）、二次感染（10％）が含まれます。32％の患者がICUに入院し、6人（15％）が死亡しました。
非ICU患者と比較して、ICU患者の血漿レベルはIL2、IL7、IL10、GSCF、IP10、MCP1、MIP1A、およびTNFαが高かった。 2019-nCoV感染は、重症急性呼吸器症候群コロナウイルスに類似した一連の重症呼吸器疾患を引き起こし、高いICU入院率と死亡率がありました。」

ウイルス感染では白血球数の減少が一般的ですが、**感染した患者の63％とICUに入院した患者の85％がリンパ球数が1×0×109 / L未満のリンパ球減少症であったことは驚くべきことです。 **2004年3月にC.M.が発表したSARSに関する研究チュー他al。ジャーナルThoraxでは、平均リンパ球数が正常であるとしばしば報告されました。

2020年1月22日、武漢2019-nCoVの診断と治療に関する2つの臨床ガイドラインが中国のウェブサイトに掲載されました。 1つは同済病院の専門家グループが作成した「新しいコロナウイルス肺炎の診断と治療のためのクイックガイド」で、もう1つは同中科大学の同済医科大学武漢連合病院の「2019年の新しいコロナウイルスの取り扱い説明書」です。とテクノロジー。最初のガイドラインでは「進行性リンパ球の減少」が明確に指摘され、2番目のガイドラインでは「リンパ球の絶対値を監視することの重要性」が強調されています。

したがって、リンパ球の減少を観察することは臨床的に重要です。 CD4陽性Tリンパ球は、すべてのリンパ球の大部分を占めています。コロナウイルス感染患者の日常的な検査ではありませんが、おそらく2019-nCoV患者ではCD4細胞数のモニタリングが役立つでしょう。

2019-nCoVに感染した患者のもう1つの臨床的特徴は、高レベルの血清サイトカインおよびケモカインであり、サイトカインストームと定義されています（Huang et al 2020 Lancet）。これは、Pradhanらの観察と一致しています。 2019-nCoV Sタンパク質はGP120の構造的再配列を誘導し、CXCR4やCCR5などのケモカイン共受容体の高親和性結合部位を作成します。 T細胞表面受容体の活性化がサイトカインストームを引き起こす可能性があることはよく知られています。サイトカインストームは、臓器および身体組織に重大な損傷を引き起こす可能性があります。たとえば、肺でサイトカインストームが発生すると、マクロファージや体液などの免疫細胞が組織の損傷を引き起こし、その結果、急性の呼吸困難と死の可能性が生じます。

米国疾病対策センターは、「2019-nCoV感染に推奨される特定の抗ウイルス治療はありません。」と述べていますが、武漢2019-nCoV患者はロピナビルなどの抗HIV薬による経験的治療の恩恵を受けています。 。さらに詳細な臨床経験を共有する必要があります。

結論

この新しいウイルスに関して多くの科学的な疑問があります。最近発表された科学論文に基づいて、この新しいコロナウイルスは、遺伝子工学がその作成に関与した可能性を示唆する前例のないウイルス学的特徴を持っています。ウイルスには重大な臨床的特徴があり、重大な脅威となっています。科学者、医師、および政府や公衆衛生当局を含む世界中の人々が、この謎めいた疑わしいウイルスの調査に全力を尽くして、その起源を解明し、中国および世界中の人口をより良くすることが不可欠です。

Yuhong Dongは、北京医科大学で医学博士号を、北京大学で感染症の博士号を取得しています。ドンは、ウイルス感染症の臨床治療と抗ウイルス薬の研究で17年の実務経験があります。ドンは北京医科大学の第一付属病院で医師として働き、その後ノバルティスR＆Dで抗ウイルス薬の臨床研究を専門とする医学科学専門家として働きました。彼女は現在、スイスのバイオテクノロジー企業で最高科学責任者として働いています。

出典
https://www.theepochtimes.com/scientific-puzzles-surrounding-the-wuhan-novel-coronavirus_3225405.html