SARS-CoV-2に対するBNT162b2 mRNAワクチンは、適応的免疫反応と自然免疫反応の両方を再プログラムする。〔機械翻訳〕 - MONOSEPIA

mRNAワクチンによる遺伝子書き換え

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（※mono....上記動画の文書の機械翻訳）

■　The BNT162b2 mRNA vaccine against SARS-CoV-2 reprograms both adaptive and innate immune responses　「medRxiv（2021.05.03）」より
SARS-CoV-2に対するBNT162b2 mRNAワクチンは、適応的免疫反応と自然免疫反応の両方を再プログラムする。

この記事はプレプリントであり、査読を受けていません[これはどういう意味でしょうか？］ まだ評価されていない新しい医学研究を報告しているため、臨床診療の指針として使用すべきではありません。

概要
ファイザー／バイオテック社のmRNAベースBNT162b2ワクチンは、COVID-19ワクチンとして初めて登録され、SARS-CoV-2感染予防に最大95%の効果があることが示された。新しいクラスのmRNAワクチンの幅広い効果、特に自然免疫反応と適応免疫反応に複合的に作用するかどうかについては、ほとんど分かっていない。BNT162b2を健康な人に接種すると、いくつかのSARS-CoV-2亜型に対して有効な体液性および細胞性免疫が誘導されることが確認されました。しかし、興味深いことに、BNT162b2ワクチンは、特異的刺激（SARS-CoV-2）および非特異的刺激（ウイルス、真菌、細菌）の両方による自然免疫細胞の炎症性サイトカインの産生を調節することも確認された。BNT162b2ワクチン接種後，TLR4およびTLR7/8リガンドに対する自然免疫細胞の応答は低く，一方，真菌によるサイトカイン応答は強かった．結論として，mRNA BNT162b2ワクチンは，自然免疫応答の複雑な機能的再プログラミングを誘導し，この新しいクラスのワクチンの開発および使用において考慮されるべきものであった．

本文
コロナウイルス感染症2019（COVID-19）は、2019年末から世界的な大流行を引き起こした重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）による新しい呼吸器感染症である。COVID-19のパンデミックは、人類が第二次世界大戦以降に遭遇した最も重要な医療危機であり、社会的・経済的な破壊的影響と相まって、その影響は計り知れません。この危機的状況に直面し、COVID-19に対するワクチンを開発するための大規模な取り組みが、世界中の多くの国で開始されました。

現在までに、13種類のワクチンがヒトへの使用が承認されています（「COVID-19ワクチントラッカー｜RAPS, n.d.」）。パンデミックの規模に伴い、mRNAやウイルスベクターに基づくワクチンなど、新技術に基づくワクチンの開発が加速している（van Riel & de Wit, 2020）。世界で最も広く使用されている抗COVID-19ワクチンの1つは、BioNTechとPfizerの共同開発によるものである（BNT162b2）。このワクチンは、中国の武漢で早期に分離されたSARS-CoV-2株に由来するスパイク（S）-タンパク質の前駆安定化形態をコードする、脂質ナノ粒子製剤化、ヌクレオシド修飾mRNAに基づく（Walshら、2020年）。いくつかの第3相試験により、BNT162b2が幅広い体液性及び細胞性応答を誘発し、COVID-19に対する防御を提供することが実証された（Sahinら、2020年；Walshら、2020年）。

SARS-CoV-2感染に対する世界的なワクチン接種キャンペーンが展開されているが、特に新規ウイルス変異体の拡散という大きな課題が残っている（Madhi et al.、2021）。パンデミック中の最も顕著な変異の1つは、Wuhan Hu-1オリジナル株へのスパイクD614G置換である（Korberら、2020年）。感染率が着実に上昇する中、複数のスパイク変異を持つSARS-CoV-2亜種が出現し、イギリス（B.1.1.7系統）、南アフリカ（B.1.351系統）、ブラジル（P.1系統）で最初に検出されました。これらの変種は、疾患の重症度、ウイルス感染性、再感染率、およびワクチン効果に影響を及ぼす可能性があるため、大きな懸念材料となっている（Abdool Karim & de Oliveira, 2021）。

BNT162b2が新しいSARS-CoV-2変種に対して有効な体液性および細胞性免疫を誘導する能力は、現在ようやく理解され始めたところである。B.1.1.7の中和は標準株と比較して同等かわずかに低下していたのに対し（Muikら、2021；Wang、Nair、ら、2021）、B.1.351の中和価はBNT162b2を健康なボランティアに接種後著しく低下した（Liuら、2021；Planasら、2021；Wang、Nair、ら、2021）。一方、ウイルス変種に対する細胞性免疫にはあまり影響がないようである（Lilleriら、2021；Skellyら、2021）。さらに、未解明の領域は、BNT162b2のワクチン接種が自然免疫応答に対する長期的な影響ももたらすかどうかである：これは、調節されない炎症が疾患の病因および重症度に重要な役割を果たすCOVID-19に非常に関連している可能性がある（Tahaghoghi-Hajghorbani et al.、2020年）。自然免疫反応の長期的な調節は、ここ数年、関心が高まっている分野である。複数の研究により、特定のワクチンや感染症の後に、長期的な自然免疫反応が増加（訓練免疫）または減少（自然免疫寛容）することが示されている（Neaら、2020年）。

本研究では、BNT162b2 mRNA COVID-19ワクチンが自然免疫反応と適応（体液性および細胞性）免疫反応の両方に及ぼす影響を評価した。まず、ワクチン接種前（ベースライン；t1）、BNT162b2 30μgの初回投与3週間後（t2）、2回目投与2週間後（t3）のRBD-およびS結合抗体アイソタイプ濃度を調べた（図S1A）。t2およびt3の両方の濃度をベースラインと比較することによって、fold-changesを計算した。BNT162b2ワクチン接種により、1回目の接種後すでに高い抗Sタンパク質および抗RBD抗体濃度が得られ、2回目のワクチン接種後にはさらに強い反応が得られた。予想通り、IgG応答が最も顕著で、t2およびt3におけるRBD特異的なfold changeの中央値はそれぞれ56倍および1839倍、S特異的なfold changeは208倍および1100倍であった。RBDを標的とするIgGの接種前レベルへの増加倍率は、t2において14倍、t3において21倍と、最も低い倍率が観察された。S特異的IgGについては、t2で少なくとも32倍、t3で339倍の倍率変化であった。IgA濃度については、1回のワクチン接種でRBD特異的濃度が7倍、S特異的濃度が35倍上昇した。2回目の接種では、1回目の接種で得られた抗体濃度がRBDで24倍、Sで52倍に増強された。IgGおよびIgAと比較して、IgM濃度の増加はかなり低かった。RBD特異的濃度は1回目の接種後に2倍になっただけで、2回目の接種後にはそれ以上増加しなかった。一方、S特異的な倍率変化はt2で11倍、t3で20倍であった（図S1A）。これらの結果は、BNT162b2ワクチン接種による体液性応答の強い誘導を報告する最近の観察結果を確認し、拡張するものである（Sahinら、2020）。

SARS-CoV-2変種に対する血清の中和能力を調べるために、2回目のワクチン投与の2週間後に採取した血清を用いて、50％プラーク減少中和試験（PRNT50）を行った。すべての血清試料は，D614G株とB.1.1.7亜種を少なくとも1:80の力価で中和した．しかし，B.1.351変異体に対しては，6名（37.5％）が1：80以下の力価を有していた．D614G株，B.1.1.7株，B.1.351株に対する幾何平均中和価はそれぞれ381，397，70であった（図S1B，p＜0.001）．我々の調査と同様に、いくつかの研究は、標準株と比較して、B.1.351変異体に対するワクチン接種後の血清の中和活性が6〜14倍低下し、B.1.1.7に対する活性がわずかに低下しただけであると報告している（Planasら、2021；Shenら、2021；Wang、Liu、ら、2021）。これらのデータは、B.1.351、およびおそらく他の変種が、ワクチン誘発性体液性免疫からある程度逃れることができるかもしれないという証拠を支持している（Kustinら、2021年）。さらに、PRNT力価および2回目投与後のIgGの抗体濃度は強い相関を示した（図S1C）。この相関は，抗RBD，抗Sともに，標準株よりもB.1.1.7とB.1.351の方が強かった．

BNT162b2ワクチン接種は、ウイルス特異的なCD4+およびCD8+T細胞を活性化し、IFN-γなどの免疫調節サイトカインの産生を上昇させることが報告されている（Sahin et al.、2020）。そこで、熱不活化SARS-CoV-2株に対するBNT162b2ワクチン接種前後の末梢血単核細胞（PBMC）からのIFN-γ分泌を評価した（図2A〜2D）。BNT162b2のワクチン接種は、一般に、ワクチンの2回目の投与後に特異的IFN-γ産生を適度に増加させるようであるが、これはB.1.351変種での刺激時のみ統計的有意に達した（図S2A-2C）。同じ傾向は、B.1.351に対して上昇したIFN-γ応答を誘導するために合成SARS-CoV-2変種タンパク質を使用したTarkeらによっても観察されている（Tarkeら、2021年）。IFN-γ産生は、標準SARS-CoV-2株で刺激した場合、被験者の37.5％で、B.1.1.7変種及びB.1.351変種での刺激で被験者の50％で少なくとも50％高く、ババリア変種での刺激では被験者の18，75％のみだった（図 S1D）。これらの知見は、BNT162b2ワクチン接種が細胞性免疫応答よりも優れた体液性免疫応答を誘導することを主張する。弱いT細胞応答は、BNT162b2の単回投与を受けただけの被接種者において以前に報告されている（Prendeckiら、2021；Stankov、Cossmann、Bonifacius、Dopfer-jablonka、及びMorillas、2021）。興味深いことに、ワクチン接種後の最良の細胞応答はB.1.351変種に対するものであった：この変種に対する中和抗体応答が比較的貧弱であるという事実は、この変種に対する保護BNT162b2ワクチン効果が主に液性応答ではなく、細胞性応答に依存している可能性を提起し得るものであった。個々の変異体間の有意差は観察されなかった。刺激後のサイトカインの絶対濃度は、補足表2に記載されている。

興味深いことに、他の刺激によって誘導されるIFN-γ産生に対するBNT162b2ワクチン接種の重要な異種効果も観察された（図S2E、2F）。BNT162b2ワクチン接種は、TLR7/8アゴニストR848で刺激した際のIFN-γ産生を減少させた（図S2F）。一方，不活化インフルエンザウイルスによって誘導されるIFN-γ産生は，2回目のBNT162b2ワクチン接種から2週間後に高くなる傾向があったが，その差は統計的有意差には至らなかった．また，細胞応答とIgG抗体価の間に有意な相関は認められなかった．

特異的（適応的）免疫記憶に対する効果のほかに、カルメット菌（BCG）や麻疹・おたふくかぜ・風疹（MMR）ワクチンなどの特定のワクチンは、自然免疫系の細胞の長期的機能再プログラミングを誘発する。(Netea et al., 2020）。この生物学的プロセスは、反応性の増加を伴う場合は訓練された免疫、サイトカイン産生の減少を特徴とする場合は自然免疫寛容とも呼ばれる（Ifrim et al.、2014年）。これらの効果は、主に弱毒生ワクチンについて証明されているが、我々は、BNT162b2ワクチンが、異なるウイルス、細菌および真菌刺激に対する自然免疫応答に対する効果も誘発するかどうかを調査しようと努めた。訓練された免疫の商標の1つは、二次的な侮辱に続く炎症性サイトカインの産生の上昇である（Quintinら、2012）。驚くべきことに、単球由来サイトカインTNF-α、IL-1βおよびIL-1Raの産生は、標準SARS-CoV-2株または異種Toll様受容体リガンドのいずれかでワクチン接種者のPBMCを刺激すると低下する傾向があった（図1および図2）。ボランティアからの末梢血単核細胞のTLR7/8アゴニストR848で刺激した後のTNF-α産生（図1B-1G）は、2回目のワクチン接種後に有意に減少した（図1C）。TLR3アゴニストpoly I:Cで刺激した後も同様の傾向が見られたが（図1D）、その差は統計学的有意差には至らなかった。一方、真菌病原体であるCandida albicansに対する反応は、ワクチンの初回投与後に高くなった（図1G）。C. albicansに対する反応は有意に増加したが（図2F）、IL-1β産生に対するワクチン接種の影響はより限定的であった（図2A-2F）。抗炎症サイトカインIL-1Raの産生（図2G-2L）は，2回目のワクチン接種後に細菌性リポ多糖（LPS）およびC. albicansに対する応答が減少し（図2K，2L），これはワクチン接種後に真菌刺激に対する炎症応答が強くなるという別の議論となった．IL-6応答も、より顕著ではないが、同様に減少した（データは示していない）。