「ゾンビ」コロナウイルスの破片が重症患者発生の原因となる可能性

2020年にSARS-CoV-2が出現した後、現在では7種類のコロナウイルスが人に感染することが知られている。そのうち 4 つは一般的な呼吸器感染症に関連しており、通常は無害ですが、他の 3 つ (SARS、SARS-CoV-2、MERS) ははるかに危険です。

一部のコロナウイルスが比較的無害である一方、他のコロナウイルスが信じられないほど致死性である理由は依然として謎のままです。一部の答えは、各ウイルスが人間の細胞に侵入するときに使用するタンパク質にありますが、SARS-CoV-2が一部の人にとってこれほど重症になり、他の人にとってはそれほど無害になる正確な理由は不明です。

UCLAの研究者らが主導した印象的な新しい研究は、SARS-CoV-2の重症度を説明する新しい仮説を提案している。研究者らは、人工知能主導の機械学習システムを使用して、SARS-CoV-2が人体内で断片に分解され、これらのウイルス断片が免疫系を過剰刺激する内因性ペプチドに非常に似ていることを発見した。これが、病気の重症度が人によって異なる重要な理由である可能性があります。

「教科書には、ウイルスが排除された後は病気の宿主が『勝利』し、さまざまなウイルスの断片を将来認識できるように免疫系を訓練するために使用できると書かれています」と責任著者のジェラルド・ファン氏は述べた。

しかし、ウイルスの話はそれほど単純ではありません。ウイルスは免疫系によって無力化された後、すぐに小さな断片に分解または溶解されます。ウイルス分解のこの段階は一般に無害であると考えられていますが、最近の研究では、これらの小さなウイルス断片の一部が自然免疫反応を引き起こし、過剰な炎症を伴う重篤な疾患を引き起こす可能性があることが示唆されています。

新型コロナウイルス感染症のパンデミックに関連してこの考えを研究するために、研究者らは、SARS-CoV-2タンパク質の分解中に生成されるペプチドの考えられる組み合わせをすべて追跡した。彼らは、機械学習システムを使用して、これらすべての潜在的なペプチドの炎症促進特性を測定し、ウイルス断片の一部が、炎症反応を促進するために私たちの免疫システムが使用する分子と非常によく似ていることを発見しました。

「私たちは、さまざまな形の破壊されたウイルス断片が再構築されて、これらの生物学的に活性な『ゾンビ』複合体が形成される可能性があることを確認しました」とファン氏は説明した。「興味深いことに、ウイルス断片によって模倣されたヒトペプチドは、関節リウマチ、乾癬、狼瘡に関係しており、新型コロナウイルス感染症のさまざまな側面がこれらの自己免疫疾患を彷彿とさせます。」

次に研究者らは、これらの SARS-CoV-2 ウイルス断片と、より無害な風邪コロナウイルス (HCoV-OC43) の断片を直接比較しました。 OC43 ウイルス断片は、SARS-CoV-2 ウイルス断片とはまったく異なる方法で免疫系を刺激することが判明しました。

さらに興味深いことに、研究者らは、これらの SARS-CoV-2 ウイルス断片がどのような種類の遺伝子発現を刺激するかを調べました。これらの新規ペプチドは、無傷のウイルスの発現パターンと同様の発現パターンを誘発することが判明した。

「遺伝子発現の結果で驚くべきことは、実験で能動的感染を使用しなかったことです」とフアン氏は指摘した。「ウイルス全体を使用したわけではありません。ウイルスの約 0.2 ～ 0.3 パーセントを使用しただけです。しかし、この信じられないレベルの一貫性が発見されました。これは非常に示唆的です。」

したがって、これらの発見は、なぜSARS-CoV-2が風邪コロナウイルスよりも重篤な病気を引き起こすのかを説明するのに役立つかもしれない。しかし、この研究では、なぜウイルスの影響が人によって異なるのかについては推測することしかできません。

ここで研究者らは、各人の酵素効率は大きく異なり、それが、一部の人が自分が新型コロナウイルスに感染していることに気付かず、他の人は結局病院で苦しみ続ける理由である可能性があると指摘しています。基本的に、私たちはそれぞれ異物の分解方法が異なり、これらの独自の違いが病気の重症度を説明している可能性があります。

研究者らは新しい研究で次のように書いている：「…異なる宿主の酵素効率は異なるパターンを示し、多くの場合4～50倍も変化し、タンパク質発現は単細胞レベルでも「ノイズが多い」ため、SARS-CoV-2のタンパク質分解は不均一である可能性が高い。SARS-CoV-2のタンパク質分解は宿主間で大きく異なると予想され、これがなぜ結果が異なるのかを説明する可能性があるSARS-CoV-2感染は、無症状の宿主から死亡した宿主まで、非常に多様です。」

ウイルスの断片が体内に残留し、長期的な健康上の問題を引き起こす可能性があるという考えは比較的新しいものです。たとえば、ここ数年、インフルエンザウイルスの断片が一部の人に長期の肺疾患を引き起こす可能性があるという証拠が明らかになってきています。しかし、これらの発見が将来の治療法に何を意味するのかはまだ不明です。

Huang氏は、ウイルスをより有害な成分に分解する役割を担う特定の酵素の作用を阻害することで、新型コロナウイルスのような病気を治療できる可能性があると推測している。もちろん、これを行うには、特定のウイルス断片がどのように生成されるかを体系的に研究するために、さらに多くの作業を行う必要があります。

この新しい研究は米国科学アカデミー紀要 (PNAS) に掲載されました。