新型コロナウイルス・オミクロン株に対する現行のmRNAワクチンの有効性と 再感染リスクの検証

新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）は、ウイルス粒子の表面に露出したスパイク蛋白質を使って宿主細胞の表面にあるウイルス受容体に結合することで、標的とする細胞に吸着し、感染していきます。オミクロン株は、このスパイク蛋白質の30カ所以上にアミノ酸変異が生じていることが報告されており、ウイルス受容体と結合する部位にも15カ所のアミノ酸変異を有します。ウイルスの細胞への吸着や感染を阻害する中和抗体（注3）は、ウイルス粒子上のスパイク蛋白質（特に受容体との結合部位）に結合することによって作用します。

現行のmRNA  ワクチンはパンデミック初期のウイルス（従来株）の遺伝子情報をもとに設計されているため、オミクロン株のスパイク蛋白質上に起きた変異はワクチンの効果に減弱させるおそれがあります。現在、多くの人がワクチンの1回または2回接種を受けることにより、あるいは流行株に感染することによりすでに免疫を獲得しているのにも関わらず、オミクロン株は急速に世界中に広がりました。

そこで、東京大学医科学研究所ウイルス感染部門の河岡義裕特任教授らの研究グループは、COVID-19感染動物モデルであるハムスターを用いて、従来株に対して誘導された免疫応答が、オミクロン株への感染に与える影響について、COVID-19感染動物モデルであるハムスターを用いて検証しました。

ハムスターにmRNAワクチン（モデルナ社製）を1回または2回接種（4週間後に2回目の接種）し、その7ヶ月後に従来株（パンデミック初期のウイルス株）またはオミクロン株に感染させ、肺と鼻でのウイルス量を測定しました（図1）。その結果、従来株に対しては、1回のワクチン接種で100分の1に、2回接種で1,00,000分の1に、肺と鼻でのウイルスの増殖を抑えることができるのに対し、オミクロン株に対しては1回の接種のみでは顕著な効果は見られず、2回接種した場合でも30-50分の1にしかウイルス増殖を抑制できませんでした。
次に、従来株感染から回復したハムスターのオミクロン株に対する抵抗性を調べました。初感染から7-22ヶ月が経過したハムスターに、従来株またはオミクロン株を再感染させて、肺および鼻でのウイルス量を測定しました（図2）。

従来株を再感染させたハムスターでは、全ての個体の肺および鼻の両方でウイルスは検出されませんでした。オミクロン株を再感染させたハムスターでは、どの個体からも肺からウイルスは検出されず、鼻のウイルス量も初感染ハムスターの鼻で検出されるものに比べると100倍程度抑制されていました。一方でオミクロン株を再感染させたハムスターは全ての個体からある程度のウイルスが検出されました。この鼻で増えたウイルスが、未感染で感受性の高い別の個体に飛沫伝播していく可能性は考えられます。
本研究によって、現行のmRNAワクチン接種または従来株の感染によって得られる免疫は、オミクロン株の下気道における増殖をある程度抑制するものの、上気道での効果は限定的でオミクロン株に回避されてしまうことが明らかとなりました。これは、オミクロン株のスパイク蛋白質上に生じた多くのアミノ酸変異による起因するものと考えられます。よって、今後も出現してくるであろう変異ウイルスに対して、幅広く対応できる免疫を長期間に渡って誘導できるワクチンの開発が必要です。

本研究を通して得られた成果は、変異株のリスク評価など行政機関が今後のCOVID-19対策計画を策定、実施する上で、重要な情報となります。