欧州研究機構のアドバンスグラントで行われるNIPTの臨床試験に日本から共同参加する栄誉を頂きました。 ミネルバクリニックでは、世界中の国際認証を受けた遺伝子検査機関を厳選して業界オンリーワンの検査体制を整えています。

ミネルバクリニックは高い専門性を誇り技術で皆さんにお答えする診療を行なっているため無料相談は受け付けておりません。問診票は医師が皆さんの状態を知るためや必要な情報を伝えるために作成しており診察の一部ですので配布の時点で診療料金が発生します。

新型コロナウイルス特設ページトップに戻る

新型コロナ|デルタ株は陽性と判明する時点でウイルス量が1000倍以上

デルタ株は1000倍とかツイートされるのを見かけるようになりましたので、そのもととなった論文をお示しいたします。

プレプリント論文の段階ですが、ご覧ください。和訳文のなかの数字はリファレンス論文の番号なので、原文サイトでご確認ください。

www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.07.07.21260122v2.full-text

論文タイトル

デルタ型SARS-CoV-2ウイルスによる大規模なアウトブレイクにおけるウイルス感染と伝播

概要

中国本土で初めてデルタ型SARS-CoV-2が局所感染したことを報告する。167名の感染者すべてが最初の指標となる症例にまで遡ることができた。隔離された被験者の毎日の逐次PCR検査の結果、デルタ型感染者の最初の陽性反応のウイルス量は、2020年の最初の流行波にさかのぼって19A/19B系統の感染者のウイルス量の約1000倍であったことから、感染の初期段階ではデルタ型のウイルス複製速度が速く、感染力が強いことが示唆された。また、高品質なシーケンスデータと信頼性の高い疫学データから、宿主間で伝播したマイナーな宿主内一塩基変異(iSNV)が、流行時にウイルス集団に固定化される可能性が示唆された。ドナーとレシピエントの間で伝播したマイナーなiSNVは、今回の流行で確認された31の置換基のうち、少なくとも4つの置換基に寄与していることから、ウイルスが急速に拡散した際に、いくつかの宿主内一塩基変異iSNVが迅速に発生し、固定化に至る可能性が示唆された。集団検診の頻度、発症前の段階での隔離、遺伝子サーベイランスの強化などの疾病対策は、世界レベルでのデルタ型の流行の増加を考慮して調整する必要がある。

SARS-CoV-2が世界的に流行した際には、ウイルスの遺伝子変異が出現し、その中には感染力が強いものや、宿主の免疫から逃れることができるものがあり、世界の公衆衛生に対するリスクが高まっていた1-3。2021年3月にインドで発生したCOVID-19の大規模な流行では、新たな遺伝子系統であるB.1.617.2(訳者注:デルタ株のこと)が優勢であり、世界的に注目されています。スパイクタンパク質の変異L452R、T478K、P681Rを有するB.1.617.2という1つのサブリネージが、インドにおけるシーケンスされた症例の~28%を占め、急速に他のリネージ(訳者注:共通の祖先につながる集団)に取って代わり、複数の地域や国で優勢になっている(outbreak.info/)4。このB.1.617.2は、VOC(Variant of Concern)であるDeltaと呼ばれている(www.who.int/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants)。このVOCのウイルス学的プロファイルを早急に示する必要がある。

2021年5月21日、中国本土で初めてDelta株の感染が確認された。2020年1月の初期の流行に対して行われたのと同様に、集団スクリーニング検査、接触者追跡の活性化、中央検疫・隔離などの厳格な介入が行われた。しかし、2020年の流行では感染が制限されていたのに対し、2021年の流行では世代を超えた連続的な感染が観察されている。本研究では、デルタ型SARS-CoV-2のウイルス学的プロファイルを明らかにするために、この流行から得られた疫学的、遺伝学的、血清学的データを調査し、この新種のウイルスに対抗するための介入戦略をどのように改善する必要があるかを議論した。

結果

ウイルスが最初に検出された日のデルタ株感染者のウイルス量は、初期の19A/19B株感染者のウイルス量の1000倍以上であった。(訳者注:19AはL型、19BはS型。)

2021年5月21日に確認された最初の指標となる症例から、2021年6月18日に報告された最後の症例まで、合計167件の局所感染が確認された(図1A)。これらの症例はすべて、疫学的または遺伝学的に最初の指標となる症例にまで遡ることができました。Delta型の疫学的特徴として、初期の武漢株や他のVOC型と比較して発病間隔が短いことが挙げられる6-8。しかし、発病前の重要なパラメータ、すなわち、曝露後に被験者からウイルスが検出される時期や、ウイルスの感染力などについては、依然として不明な点が多い。

ここでは、今回の流行で隔離された被験者のデータを調査し、19A/19B遺伝子型による前回の2020年の流行と比較した。中心となる隔離対象者は、確認された症例/無症候性感染者の濃厚接触者である。新たな感染者が確認されると、その近親者は直ちに追跡され、中央に隔離され、毎日PCR検査が行われた。隔離された対象者のデータセットから、感染した対象者が曝露されてからPCR検査で検出可能なウイルス量に達するまでの時間を特定することができた。家族内感染の正確な暴露時間を特定することが困難であることを考慮し、時間間隔の分析から家族内感染のペアを除外した。その結果、隔離された集団(n=29)における感染から最初のPCR陽性までの時間間隔は、2020年の流行では6.00(IQR 5.00-8.00)日(ピークは5.61日)、2021年の流行(n=34)では4.00(IQR 3.00-5.00)日(ピークは3.71日)であった(図1B)。次に、SAS-CoV-2ウイルスが宿主から初めて検出されたときの相対的なウイルス量を評価した。19A/19B株と比較して、ウイルスが最初に検出された日のDelta variant感染症(62例,ORF1ab遺伝子のCt値24.00(IQR 19.00~29.00))の相対ウイルス量は、19A/19B株感染症(63例,ORF1ab遺伝子のCt値34.31(IQR 31.00~36.00))の1260倍であった(図1C)。隔離されていた中央の被験者に対して隔離開始から毎日行われていた検査を考慮すると、デルタ型の宿主内での増殖率が高く、ウイルスのヌクレオチドがPCRの検出閾値を超えた時点でウイルス量が多くなることが提案された(図1D)。Romanら9.の研究と同様に、Ct値が30以上のサンプル(6×105コピー/mL未満のウイルス)からは、体外で感染性の分離株が得られないことがわかった。一方、19A/19B型では19.05%であったのに対し、Delta型では80.65%の検体で6×105コピー/mL以上のウイルスが検出された。これらのデータは、Delta型が感染の初期段階でより多くの感染力を持つ可能性を示している(図1D)。

よく知られているように、ヒトは感染後に潜伏期間を経るが、その間はウイルスの力価が低すぎて検出されない。宿主の中でウイルスの増殖が続くと、やがてウイルス量が検出可能なレベルに達し、感染力を持つようになる。感染者がいつウイルスを拡散できるかを知ることは、感染の連鎖を断ち切るための介入戦略を考える上で不可欠である。しかし、感染の50%以上は症状が出る前の段階で発生しているため、臨床研究でこの点を調べることは困難である10。隔離された被験者を対象とした調査では、デルタ型では、ウイルスに感染してからウイルスが検出されるまでの期間が3.7日と最も長く、ウイルスが初めて検出されたときの感染・伝播リスクが高いことが示唆されました。これを受けて政府は、広州市内の空港、駅、シャトルバスの駅から出国する人に対して、COVID-19検査が陰性であることを証明する書類を6月6日から72時間以内に提出することを義務づけ、2020年の流行時には7日間以内の証明書であったのに対し、6月7日には48時間以内に検査された証明書に短縮した。

図1

図1.
広東省におけるデルタ型SARS-CoV-2亜種の疫学と早期発見の概要。(a) 2021年5月21日の最初の指標症例に由来する167件の実験室確認済み感染症の時系列データ。毎日の新規感染者数を赤で、高品質な配列(カバー率95%以上)のサンプルを青で示した。(b)広州のアウトブレイクにおけるデルタバリアントの感染状況。シーケンス解析された126例の感染関係を、実線(確信度が高い)またはダッシュライン(確信度が低い)で示しました。全症例の概要統計を示すインタラクティブ版は、https://viz.vslashr.com/guangdongcdc/。(c) 隔離された被験者が感染してから最初のRT-PCR陽性反応が出るまでの時間間隔の推定値。曲線は、Delta変異型の症例(n=34)と19A/19B群の症例(n=29)における間隔の長さの最適な分布を示している。棒グラフは推定された間隔の長さ(日)のヒストグラムである。(d) 隔離された被験者における最初のPCR+テストのCt値、Deltaバリアント感染者(n=62)および以前の19A/19Bクレード株感染者(n=63)。点は、ORF1ab遺伝子(左)およびN遺伝子(右)のRT-PCRのCt値を示す。箱ひげ図は中央値と四分位範囲(IQR)を示し、ひげは最大値と最小値を示す。ウイルスの増殖速度とウイルスが初めて検出された日(Day0)の相対的なウイルス量の関係を示す模式図。0日目のA/Bクレード感染とデルタバリアント感染のウイルス量を測定した。紫の破線はRT-PCR検査の検出限界、赤の破線は感染性ウイルスが分離される可能性のある下限を示す。

マイナーな宿主内1塩基変異iSNVが宿主間で感染し、ウイルス集団に固定される

広東省における医薬品以外の介入は、主に疫学調査、接触者の追跡、集団検査に焦点を当てている。2021年5月26日から2021年6月8日までに約3,000万回のPCR検査が実施された。ハイリスク集団に対する集中的な検査とスクリーニングにより、隠蔽感染の可能性は低く、特定されたすべての感染者は、直接的(直接接触による)または間接的(同じ地域に滞在または訪問)につながっている可能性がある。さらに、すべての配列は、最初の指標となる症例に遺伝的にさかのぼることができた。これにより、ウイルスの伝播をより詳細に、特に宿主間で伝播するウイルスの遺伝的多様性の範囲を明らかにすることができた。イルミナ社のプラットフォームでArticプライマーセットを用いて、同定されたすべての感染症に対して全ゲノムのディープシーケンスを行ったところ、同定された全感染症の75%をカバーする126の高品質なウイルスゲノム(カバー率95%以上)が得られた(図1A)。

2020年3月から2021年6月の間に66か国から広東省に渡航した輸入症例の346配列を含めて系統解析を行った。参照配列については、nextstrain分類(nextstrain.org/)と通知されたVOC(Alpha、Beta、Gamma、Delta)に基づいて、定義された各クラッド(13クラッド)から50ゲノム配列をランダムに選択した。これらの輸入症例におけるウイルス系統分布の動態は、世界レベルでのSARS-CoV-2の遺伝子系統の循環をほぼ明らかにするとともに、中国・広東省における疾病管理・予防の課題を浮き彫りにした(図2A)。

各サンプルのコンセンサス配列をもとに、広州で発生したウイルスの系統図を作成した。枝はサンプル間のコンセンサス配列の変異数を示し、X軸は参照配列(Wuhan-Hu-1, MN908947)からの総変異数を示している。各サンプルのコンセンサス配列は、各位置での過半数の変異(50%以上)に基づいて生成された。広州で発生したすべての配列は、1つのクラスターに分離した(図2A)。最初のインデックスケース(XG5137_GZ_2021/5/21)と比較して、26日間のアウトブレイク期間中に126例から31の置換が確認された(図2B)。最も離れた配列では、指標となる症例との差はわずか4ヌクレオチドであった。このことから、SARS-CoV-2は比較的置換率が低いため、感染経路を純粋にコンセンサス配列に基づいて推測することは困難であると考えられる11-13。ウイルスの拡散に伴うマイナーな配列変化を推測するために、指標となる症例(XG5137_GZ_2021/5/21)のコンセンサスゲノムに多型部位をマッピングして、宿主内一塩基変異(iSNV)のリストを作成し、各サンプルの宿主内ウイルスの多様性を推定した。マイナー宿主内1塩基変異iSNVは、PCRやシークエンスのエラーの可能性を排除するために、マイナーアレル頻度の閾値を3%に設定した12,14,15。31カ所の置換位置のうち10カ所にマイナーな宿主内1塩基変異(iSNV)を持つ配列があり、流行中にどのようにして変異体が出現し、成長し、最終的に固定化されたかを明らかにすることができた。これらのマイナーな宿主内1塩基変異iSNVを持つ配列をリストアップしたところ、対応するバリアントが固定された配列が見つかった(図2B)。SARS-CoV-2の流行で観察された蓄積された遺伝的変異は、個体内でのde-novo変異によるものなのか、それともiSNVが伝播して新しい宿主に固定されたものなのか、という疑問に答えたいと考える。接触者の追跡と疫学調査により、これらの配列の疫学的関連性を高い信頼度で特定することができた。図2Cに示すように、少なくともいくつかのマイナーな宿主内1塩基変異iSNVは、ドナーからレシピエント(複数)への感染に成功した。マイナーなiSNVであるC27086Tは、インデックスケースから3人のレシピエントのうち2人に感染した。ウイルスの拡散に伴い、この置換はアウトブレイクのウイルス集団で固定化された(図2B)。また、6191例、5371例、6486例で見つかったC925T、T21673C、G27265Tの置換は、対応するiSNVがドナーの可能性があるものにさかのぼることができた(図3C)。しかし、サンプル5851と5859のG11083T、サンプル5851のG21137AとT25082Gなどのマイナーな宿主内1塩基変異iSNVは、頻度が低いため(閾値は3%)呼び出せなかったが、参照ゲノムにマッピングされたリードに観察されることがわかった(図S1)。高密度サンプリングとシーケンスにより、流行中に発生した遺伝的変異は、少なくとも部分的にはドナーとレシピエントの間のiSNVs感染によるものであることが示されたが、連続した宿主内1塩基変異iSNVs感染はおそらくウイルス感染に対する介入のために観察されなかった。さらに重要なことは、1人のドナーが複数のレシピエントを持つ場合、この感染が繰り返し観察されたことである(図2C、サイト27086)。このような状況では、ウイルスが急速に広まったときに、感染を促進する、あるいは免疫を逃がすSARS-CoV-2の宿主内1塩基変異iSNVが発生し、定着する可能性が高いと考えられる。


図3

図2:広州で発生したウイルスの系統図と感染動態。
(A)nextstrainパイプラインを用いて、2020年1月~2021年6月に地元での感染と輸入症例から収集した異なる遺伝子系統、VOC、広東省の配列からランダムに選択した配列を含めて、時間分解した系統樹を構築した。2021年5月21日~2021年6月18日に発生したDeltaバリアントの配列を赤枠で強調した。広東省で同定されたSARS-CoV-2系統の動態を下段に示した
(B)広州で発生した感染症のサンプル126配列の最尤ツリー。SNV頻度(%)は、ツリーに隣接する色付きのドットで示されている。
(C) (B)のマイナーなiSNVを持つ配列と、これらの分散が固定された(変化頻度が50%以上)配列との感染関係。円グラフは、iSNVの頻度を表している。矢印は、信頼度の高い直接接触感染を示す。ダッシュラインは、サンプルされた2つの配列の間で、直接または間接的な感染が起こっている可能性を示している。

本研究では、中国本土におけるSARS-CoV-2デルタ株の初の感染に由来する大規模な感染連鎖を特徴づけるものである。その結果、デルタ型のウイルス複製速度が高い可能性が示唆され、検査で陽性と判定された日のデルタ型感染者のウイルス量は、19A/19B型感染者の約1000倍になることがわかった。このことから、感染初期にDelta株の感染力が高まる可能性が高く、介入のためには集団スクリーニングの頻度を最適化する必要があると考えられる16。Delta variantの感染力は症状が出る前の段階で高いため、感染が疑われる症例や密接な関係にある人は、臨床症状が出る前やPCRによるスクリーニングを行う前に、適時隔離する必要がある。宿主内の一塩基置換SNVは低レベルであるが、流行期間中にウイルス集団内で固定された置換の一部に起因する軽微な宿主内1塩基変異iSNVの伝播が観察された。これらのデータは、たとえ低頻度の有利な変異や中立的な変異であっても、流行をうまく抑えられない場合には、感染の一世代で上昇して固定され、さらにウイルス集団で優勢になる可能性があることを示している。

デルタ株はウイルス量が1000倍ということを示すほかのプレプリント論文

デルタ株のワクチンブレイクスルー感染のウイルスPCR検査のCt値からやはりウイルス量が1000倍だということをしめした別の論文をご紹介します。
こちらもプレプリント論文です。

ブレイクスルー感染のPCRサイクル閾値(Ct)は、DV(Ct:21.7±4.3、n=15)の方が、それ以前の変異型(Ct: 31.8±10.9, n=12; p=.003 (t-test))であったと報告されています。

Ct値はPCRが回るサイクル数ですので、10違うならば2の10乗の量の差があるという事で、デルタ株が従前株の1000倍という事になります。

まとめ

デルタ株は感染力が強い、ということが示されました。ちなみに、感染力とはという事に関しては「ウイルスの病原性」のところで述べてありますので、是非ご覧ください。

要は、ウイルス(リガンド)と、細胞に感染するときに必要な受容体(新型コロナウイルスの場合はACE2受容体)との結合力、複製されるスピード、感染様式などいろいろな要因でウイルスの感染力が決まりますが、デルタ株は受容体であるACE2との結合力が増していることがタンパクの3次構造解析(機能解析)から結論付けられており、複製スピードがはやく、PCRで検出感度をクリアして陽性になる段階ですでにウイルス量が1000倍だというのは、非常に驚きです。デルタ株の蔓延力の源が明かになるとともに、怖さを感じます。

それと、この論文で示されたL型/S型に比べて隔離されてからPCR陽性になるまでの期間が長い、ということとPCR陽性になったときはL型/S型に比べて1000倍以上のウイルス濃度である、ということについて、私見を述べてみたいと思います。
これはわたしの想像ですが、デルタ株はお伝えしているように受容体であるACE2との結合力が高い、つまり、L型/S型に比べてより少量のウイルスで感染が成立するのではないか、そして、複製されるのに必要な時間はL型/S型と変わらないためPCR陽性になるまでのスタートダッシュは遅く、陽性になったときは1000倍以上になっているのではないかと考えています。この疑問を解くには、一日単位ではなく、数時間単位でqPCRをする必要があるでしょう。

本日、2021年8月29日は落語家の三遊亭多歌介さん(54歳)が新型コロナウイルスで死亡したと報道されて衝撃を受けた上に、反ワクチン派だったと弟弟子さんのツイートでわかりました。最近亡くなった千葉真一さんが反ワクチンだったことにも三遊亭多歌介さんの弟弟子さんがツイートしているみたいですね。米国では入院コロナ患者の9割がワクチン未接種です。反ワクチンの方々は、これを機会に考えていただけたらと思います。

一方でモデルナのワクチンの同一ロットで30歳、38歳の死亡例が出ているため、はやく因果関係を専門家の会議で明らかにしてもらいたいとも考えています。

また、本日は愛知県での屋外におけるイベントの様子もツイートされており、ノーマスクで声を出す方々が多いようです。新型コロナウイルスは空気感染することが前から時折いろいろな論文で指摘されておりまして、当サイトで8月21日のサイエンス誌に掲載された論文の和訳もしておりますので、是非ご覧の上、ご自分の命を守る行動を是非お願いしたく存じます。

関連記事

この記事の筆者:仲田洋美(医師)

医師・仲田洋美の保有資格

医籍登録番号 第371210号
麻酔科標榜医 厚生労働省医政発第1017001号 麻 第26287号
日本内科学会 認定内科医 第19362号
日本内科学会 総合内科専門医 第7900号
日本臨床腫瘍学会 がん薬物療法専門医 第1000001号
臨床遺伝専門医制度委員会認定 臨床遺伝専門医 第755号
日本感染症学会認定 インフェクションコントロールドクター ID3121号
日本化学療法学会 抗菌化学療法認定医 第J-535号

見ての通り、感染症専門医ではありませんが、感染症に関する二つの資格は一応持っているのと、「遺伝子検査」の専門医でもあります。
あと、この凝り性な性格でお勉強したので、通常の内科専門医よりは断然詳しいと思います。

間違っているところがあったらお知らせください。

プロフィールはこちら

コロナウイルス一覧

NIPTトップページへ遷移