SARS と 遺伝子工学の関係は?
ISISプレスリリース
2003年4月25日
訳 山田勝巳
SARSウィルスの全配列が分かって新コロナウィルスはこれまで知られているどのコロナウィルスとも関係のないことが確認された。遺伝子工学がこれを作り出すことに関わっているのではないか。メイワン・ホー博士とジョーカミンズ教授が調査を求める。
これまで研究調整に中心的役割を担ってきた世界保健機構（WHO）は、人類にこれまで見られなかったコロナウィルス族の一つが病原であり新型肺炎(SARS)の原因であることを4月16日正式に発表した。「SARS研究のペースは驚くべきもので、世界中の研究所の異例な協力によって、SARSの原因が、何か確信が持てるようになった。」とWHO感染症対策部長のディビッド・ヘイマン博士はいう。 しかし、流行は未だ収まらない。4月21日までに少なくとも3800人が25カ国で感染し200人が死んでいる。被害が最も大きいのは中国で1814人が感染し79人が死亡、香港では1380人が感染し94人が死亡、トロントでは306人が感染し14人が死亡している。
香港での集団感染では前例のない症状のため病気を強くするようなウィルスの突然変異が疑われた。 香港大学の微生物学者ユエン・クヲクーユンによると、SARS患者300人の集中発生しているアモイガーデンアパートでは；初期に下痢する割合は3倍、集中治療を要する数が倍以上で抗ウィルス剤やステロイドの混合薬に対する反応が悪いという他の地域よりも深刻な症状が出ている。医療スタッフでさえアモイガーデンで感染した者は症状が重い。香港大学でこれらの患者などからの遺伝子配列を調べている微生物学者のジョン・タムは、ウィルスが突然変異して違う組織にも嗜好を持ち肺同様腸も侵せるようになったのではと考えている。
ニューイングランド医学ジャーナル4月10日号に発表された分子系統樹では、ポリメラーゼ遺伝子の小片に基づくもので、SARSウィルスをグループ2と3の間に位置付けている。 しかし、SARSウィルスの抗体はどちらもグループ1にあるFIPV,HUCV229とTGEVに反応している。更に、SARSウィルスは、これまたグループ1に属する豚の流行性下痢ウィルス以外に他のコロナウィルスでは不可能なベロ緑猿の肝細胞で増殖できている。
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コロナウィルス
コロナウィルスは膜を持つ球菌で哺乳類や鳥類の多くに感染するウィルスである。これには、膜(M)蛋白、小胞(E)蛋白、角(S)糖タンパク、ヌクレキャプサイド(N)蛋白という4つの基本的蛋白構造があり、N蛋白はS,M,E蛋白が入った脂肪膜で覆われたヌクレオカプシドにRNAゲノムを包み込んでいる。 MとE蛋白があれば、ウィルス胞形成の必要十分条件である。M蛋白は、N蛋白とも作用してヌクレオカプシドを合成してウィルスにすると考えられている。S蛋白の3量体は膜から突き出す特徴的角を形成する。この角が特定の宿主細胞受容体に納まるもので感染細胞と融合するものだ。
コロナウィルスゲノムは、感染性の30000個の塩基のプラス鎖（positive-stranded）RNA(蛋白質に直接転移する鎖)でRNAウィルスゲノムでは最も大きなものである。ゲノムの始めの2/3は、ウィルスが複製し転写できるようにする蛋白に分裂する二つのポリ蛋白コードがある読み出しフレームORF1aと1bを持っている。 ORF1ｂの下流には構造蛋白や非構造蛋白をコード化する遺伝子がいくつかある。
既知のコロナウィルスは、ゲノムの類似性によって3つのグループに分けられている。グループ1には豚流行性下痢ウィルス(PEDV)、豚伝染性胃腸炎ウィルス(TGEV), 猫腹膜炎ウィルス(FIPV)、それと人コロナウィルス229E(HuCV229E)があり、グループ2には犬コロナウィルス鳥類感染性気管支炎ウィルス(AIBV)そして七面鳥ウィルスがあり、グループ3にはマウス肝炎ウィルス(MHV),牛コロナウィルス(BCV),人コロナウィルスOC43、ラット唾液涙腺炎ウィルス、豚血液凝集脳脊髄炎ウィルスがある。
SARSウィルスはどこからきたのか。はっきり言えるのは組み換えで、二種類のウィルスが同時に同じ細胞に感染すれば簡単に起こる。ところが、これの先駆体ともいえるものがどちらも分かっていないと、コロナウィルス遺伝子操作では世界的権威であるスペイン、マドリッドのアウトノマ大学のルイ・エンユアネスはいう。 部分的には牛コロナウィルス(BCV)と鳥類感染性気管支炎ウィルス(AIBV)に良く似ているようだがゲノムの残りの部分は全然違っている。
遺伝子工学が、SARSウィルスが出来るのに偶然関与したのだろうか。この点は、この危機に対応するために召集されたコロナウィルス専門家には考慮されておらず、ワクチンをしきりに開発したがっている医薬品会社に取り上げられ悩みの種になっている。カナダのバンクーバーにあるゲノミックス科学センターの研究チームがこのウィルス全体の配列を解読し4月12日にオンラインで公表した。この配列情報を使って遺伝子工学がSARSウィルスを作り出した可能性があるのかどうか調査すべきだ。
もしSARSウィルスがいくつかの異なるウィルスから組み変わって出来たのであれば、違う部位が色々と系統発生的関係を見せる筈である。この関係は、いじくり回した配列ではランダム・エラーが蓄積されるため幾分不確かなものになりうる。遺伝子操作で起こるリバース・トランスクリプターゼやその他のポリメラーゼなどのように遺伝子操作で使われる酵素ではランダム・エラーがよく起こることで知られているが、拮抗する系統発生的関係はモザイク状に見られるはずで、これから組み換えの経緯が割り出せるのではないか。そしてこれを世界中の研究室で行なわれている遺伝子操作と比較してみればよい。ただし組み換え生成物は実験室内に留めるようにするのが望ましい。
ルイ・エンフアネスのグループは、豚伝染性胃腸炎ウィルスTGEVを組み換えて感染性人工染色体細菌にすることに成功している。この方法では、ウィルスを細胞質内で複製するものから細胞核内で複製できる新たなウィルスに変えている。 角蛋白が病原性を決める性質のあることを示す結果も出ていて、1980年代初期にヨーロッパやアメリカでTEGVから豚の呼吸器コロナウィルスがいかに出現したかを説明している。これについてはこのような遺伝子工学の実験に対する初めての警告を出した「スーパーウィルスを遺伝子操作する」(ISISニュース9/10,2000)で検討している。
同じ研究グループがTGEVを弱いながらも病気を引き起こせる遺伝子発現ベクターに変えたと報告しており、このウィルスを使ってワクチンの開発と人の遺伝子治療ベクターさえも作るつもりだと述べている。 コロナウィルスは1990年代後半P.S.マスターズがRNA組み換えを使ってマウス肝炎ウィルス(MHV)に変更を加えて以来ずっと遺伝子操作されてきていて、その後、伝染性TGEVの感染性cDNAクローン、人コロナウィルス(HuCV)、AIBV、MHVを得ている。
ごく最近の報告では、オランダ・ユトレヒト大学のピーター・ロティエールのグループが、猫に確実に致命的感染を起こす猫族感染性腹膜炎ウィルス(FIPV)から作った組み換え体を作っている。この方法は種間キメラFIPV(mFIPVで表される)の発生に依存しており、角蛋白の一部がマウスウィルスMHVで変わっていて、結果的にmFIPVはマウスの細胞には感染するが猫の細胞には感染しない。合成RNAを持っている野生型のFIPVS遺伝子がmFIPVに感染した細胞に導入された場合、野生型のFIPVS遺伝子を再獲得した組み換えウィルスは、猫の細胞内で成長することができるようになり選び出すことが出来るようになる。従って組み換え位置から下流のORF1aとORF1b間にある変異遺伝子はどれもFIPVに導入できることになる。
この方法はMHVに意図的突然変異を起こすのに使われてきたもので、病気を起こす様々な遺伝子の精確な役割を解明するためにここに述べた実験のように行なわれていた。この意図的(標的)組み換えは逆遺伝学と呼ばれ外郭にある角蛋白によって決まる、極限られた宿主のウィルスに依存している。
英国コンプトン研究所で動物医療研究所勤務のP・ブリテンが率いる研究チームは、英国農魚食料省と生命工学生命科学研究委員会(BBSRC)が資金拠出する標的組み換えによるコロナウィルスゲノムを修飾する為のベクターを作るプロジェクトでAIBVを扱っている。この方法では、T7バクテリオファージのRNAポリメラーゼを持つ緑猿の肝臓細胞株ベロ細胞と組換え鳥類ウィルス（ｒFPV-T7)を、ワクシニア・ウィルスのベクターとAIBVとベロ細胞内で増殖するrFPVにある欠陥AIBVゲノム構造を一緒に使っている。 この実験が重要なのは、ベロ細胞で複製する自然のコロナウィルスは殆どないからだ。研究者達は、補助ウィルスがあればそれを可能にする欠陥ウィルスを作り出したのだ。この欠陥ウィルスには組み換えによって失われた機能を取り戻す力がある。
ここに書いた実験以外に、TGEV角蛋白の遺伝子がタバコに組み込まれ増殖されており、作物バイオ医薬専門企業プロディジーン社は食べられるTGEVのワクチンをトウモロコシで生産している。今回米農務省が報告した圃場試験による汚染に含まれているのかどうかは企業秘密の名のもとに公表されていない。
情報源と参考文献
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