COVID-19パンデミックはどのように終息するか

ウェンディ・オレントは、アトランタを拠点とする人類学者であり、健康と病気を専門とするサイエンスライターです。彼女は『Plague: The Mysterious Past and Terrifying Future of the World's Most Dangerous Disease』および『Ticked: The Battle Over Lyme Disease in the South』の著者です。このストーリーはもともとUndarkに掲載されていました。

致死的なパンデミックは永遠に続くことはない。例えば、1918年のインフルエンザは世界中を縦横に駆け巡り、何千万人もの命を奪ったが、1920年までにその原因となったウイルスの致死性は大幅に低下し、普通の季節性インフルエンザを引き起こすだけになった。パンデミックの中にはもっと長く続いたものもある。例えば黒死病は1346年に中央アジアから発生し、ヨーロッパ中に広がり、最終的にはヨーロッパ、中東、アジアの一部の住民の3分の1を死に至らしめたとされる。このパンデミックも発生から約7年後に終息したが、おそらく多くの人が亡くなったか免疫を獲得したためだろう。

科学者や歴史家が知る限り、黒死病を引き起こした細菌は毒性、つまり致死性を失うことはなかった。しかし、季節性インフルエンザの一種として今も地球上で蔓延している1918年のインフルエンザの大流行を引き起こした病原体は、致死性が低下する方向に進化しており、2009年のH1N1型パンデミックの病原体も同様の進化を遂げた可能性がある。COVID-19を引き起こすウイルスであるSARS-CoV-2も同様の軌跡をたどるだろうか？一部の科学者は、ウイルスはすでに感染しやすい方向に進化していると言う。しかし、毒性が低下する可能性については、ほとんどの人がまだ判断するには時期尚早だと述べている。しかし、過去を振り返ることで、何らかの手がかりが得られるかもしれない。

循環する病原体が時間の経過とともに徐々に致死性が低下するという考えは非常に古いものです。この考えは、19 世紀の医師、セオボルド スミスの著作に端を発しているようです。スミスは、寄生虫と宿主の間には「微妙な均衡」があると初めて示唆し、病原体にとって宿主を殺すことは利益にならないため、時間の経過とともに病原体の致死性は低下するはずだと主張しました。この考えは長年にわたり常識となっていましたが、1980 年代までに研究者たちはこの考えに異議を唱え始めました。

1980 年代初頭、数理生物学者のロイ・アンダーソンとロバート・メイは、宿主が病原体を大量に排出しているときに細菌が最もよく伝染すると提唱しました。これは、多くの場合、宿主がかなり病気になっていることを意味します。重病の場合、大量のウイルスを排出しているため、次の宿主がそれを拾いやすくなります。したがって、毒性と伝染性は密接に関係しており、細菌が非常に致命的になり、宿主をすぐに殺してしまうため、まったく広がらなくなります。これは、伝染と毒性のトレードオフとして知られています。最もよく知られている例は、1950 年にオーストラリアからウサギを駆除するために持ち込まれた病原体である粘液腫ウイルスです。当初、このウイルスは感染したオーストラリアのウサギの 90% 以上を殺しました。しかし、時間が経つにつれて、緊張した休戦状態が生まれました。ウサギは耐性を発達させ、粘液腫細菌の毒性は低下し、ウサギと細菌の両方がしばらくの間不安定なバランスを保っていました。

進化疫学者ポール・エワルドが提唱した「毒性理論」と呼ばれる2つ目の理論は、原則として、細菌の致死性が高いほど、感染が広がる可能性が低いと示唆している。その理由は、被害者がすぐに動けなくなると（例えばエボラ出血熱を考えてみよう）、感染を簡単に広めることはできないからだ。この考え方によれば、細菌が移動可能な宿主を必要とする場合、 細菌が広まると、必然的に毒性は低下します。毒性の理論では、古い常識と同様に、細菌の多くは循環して人間の集団に適応するにつれて毒性が低くなると認識されています。しかし、エワルドの理論では、細菌はすべて独自の拡散戦略を持っており、それらの戦略のいくつかは細菌が高い毒性と伝染性を維持できるようにするとも提唱されています。

耐久性はそのような戦略の 1 つだとエワルド氏は言う。天然痘を引き起こす天然痘ウイルスは外部環境において非常に耐久性があり、死亡率は 10 ～ 40 パーセントと高い。エワルド氏はこのウイルスやその他の耐久性のある細菌を「待ち伏せ型」病原体と呼んでいる。致命的な感染症の中には、重症の宿主から媒介生物によって広がるものもある。 ノミ、シラミ、蚊、ダニなどによって伝染するものもあります。コレラなど他の感染症は水を介して伝染します。さらに、院内感染によるブドウ球菌感染症などは、病人や死に瀕した人を介護する人々によって伝染します。19世紀の女性病院では、医師が産褥熱や「産褥」熱を産後の女性から女性へと伝染させたのがまさにそれでした。

エワルド氏によると、これらすべての戦略は、細菌が必然的に毒性を低下させるのを防ぐ可能性があるという。

では、これらの進化論は、SARS-CoV-2とその今後の軌道について何を示唆しているのでしょうか？新型コロナウイルスは、世界中で人から人へと感染を繰り返す中で、毒性が低下する可能性はあるのでしょうか？

2002年から2003年にかけて世界を混乱させた重篤なコロナウイルスの以前の流行であるSARSは、興味深い対照をなしている。そのウイルスは、重症患者から感染後期に広がったようで、最終的に約8,000人が感染し、774人が死亡したが、患者を隔離するための世界的な苦闘の努力により消滅した。しかし、研究者は、SARS-CoV-2は感染初期に伝染性があることを知っている。伝染性と重症度の間には必ずしも関係がない。無症状の症例でもかなりの量のウイルスを排出する可能性があり、より重症の人との接触で必ずしもリスクが高まるわけではないようだ。

したがって、SARS-CoV-2 の進化の過程がアンダーソンとメイの感染と毒性のトレードオフ モデルを厳密に反映する可能性は低いようです。SA​​RS-CoV-2 の進化の軌跡を予測するために、エワルドは代わりにウイルスの耐久性に注目します。彼は、SARS-CoV-2 の感染粒子がさまざまな表面で数時間から数日間持続し、インフルエンザ ウイルスとほぼ同じ耐久性を持つことを指摘しています。したがって、SARS-CoV-2 は毒性を季節性インフルエンザとほぼ同じレベルに進化させ、典型的な死亡率は 0.1 パーセントになる可能性が高いと主張しています。

しかし、SARS-CoV-2がどのような経過をたどるかを断言できる方法はまだない。また、コロナウイルスの検査方法が国によって異なるため、世界全体の感染者数を完全に把握することは不可能であり、現在の死亡率さえ不確かだ。

それでも、科学者たちはすでにウイルスの進化的変化を観察していたのかもしれない。ただし、どうやら毒性の低下ではなく、伝染性の向上の方向のようだ。ロスアラモス国立研究所の計算生物学者ベット・コーバー率いるチームは、7月にCell誌に、D614Gと特定される変異を持つ株が、中国武漢で最初に出現した最初の株に取って代わっているらしいという論文を発表した。コーバーと彼女のチームは、培養細胞で行われた研究に基づき、新しい株は元の株よりも感染力が強いようだと示唆した。論文は限界として「感染性と伝染性は必ずしも同義ではない」と述べているが、コーバーは、研究結果は伝染性の向上と一致していると述べている。

4月の査読前に共有された研究の以前のバージョンと同様に、この結論はすぐに批判の集中砲火にさらされました。変化が選択された証拠としてコーバーが採用した代替案を、他の人は偶然や他の進化のプロセスに帰しました。Cell論文で指摘された限界を反映して、批評家たちはさらに、細胞培養研究は現実の複雑さを再現することはできないため、結果は慎重に解釈する必要があると強調しました。Cell論文が発表されて間もなく、イェール大学の疫学者でウイルス学者のネイサン・グルーボーはナショナルジオグラフィックに、「研究室での感染性と人間への感染の間には大きな隔たりがある」と語った。

グルーボー氏も、同じくこの変異が感染力に与える影響について懐疑的な見解を示しているコロンビア大学のウイルス学者で同僚のアンジェラ・ラスムッセン氏も、コメントの要請には応じなかった。

しかし、時間が経つにつれ、この新しい株が現在主流であることが分かり、グルバウ氏を含む科学者も同意している。コーバー氏は「D614G株が今やパンデミックとなっている。もはや（オリジナルの）武漢ウイルスのサンプルを採取することさえほとんどできない。3月初旬のウイルスは、現在とは異なるウイルスだった」と述べている。このオリジナル株のほぼ完全な置き換えは、選択（おそらくは伝染性を高める選択）が変化の原因であったことを示しているとコーバー氏は言う。

エワルド氏の分析によると、感染力が高いことは毒性が低いことと関連していることが多い。同氏は、SARS-CoV-2がその方向に進化していることを示す証拠が見られることを期待している。それでも現時点では、この種のウイルスの進化を検査、治療、社会的距離の確保の改善から切り離すのは難しい。例えば、SARS-CoV-2の検査はパンデミック初期よりも利用しやすくなっている。これは患者がより早く入院して治療を受けられることを意味し、生存の可能性が高くなると、デューク大学の感染症医で研究者で、多くのCOVID-19患者を治療しているキャメロン・ウルフ氏は電子メールで述べている。さらに同氏は、実験的な治療が入院患者に役立っている可能性があり、介護施設の入居者など最も感染しやすい人たちは感染からよりよく守られていると説明する。

「誰もがウイルスの進化について話している」とウルフ氏は書いている。「しかし、その仮説を裏付ける決定的なデータはまだ見ていない。」

ペストと同様に、 COVID-19 はステルス感染であり、それが最終的に毒性低下への進化を遅らせる可能性がある。ペストを引き起こす細菌であるエルシニア・ペスティスは、初期の免疫反応を抑制するため、感染者は体調不良を感じる前に数日間移動して感染を広げることができる。同様に、SARS-CoV-2 に感染した人は、症状が現れる前に他の人に感染させることができるようだ。この巧妙なウイルス拡散モードにより、毒性低下への進化は起こりにくくなるかもしれない。なぜなら、感染しているが症状のない人は、移動可能なウイルスの送達システムとして最適だからだ。

しかし、SARS-CoV-2の毒性を低下させる進化の過程がなくても、時間の経過とともに、ウイルスが人に与える影響は変わる可能性があると、コロンビア大学のウイルス学者ヴィンセント・ラカニエッロは言う。「SARS-CoV-2の致死性は低下するかもしれないが、それはウイルスが変化するからではなく、免疫を持たない人がほとんどいないからだ」と、彼は言う。言い換えれば、子供の頃（特に病気にならないように見えるとき）にウイルスにさらされ、その後大人になってから何度もさらされたとしても、軽い感染症で済むということだ。ラカニエッロは、流行している風邪コロナウイルス4種は「すべて動物宿主から人間に感染し、当初はかなり毒性が強かった可能性がある」と指摘する。彼によると、現在、これらのコロナウイルスは幼児の90％に感染する。それ以降は、普通の風邪になるだけだ。

インフルエンザウイルスと比較すると、コロナウイルスはより安定しており、既存の免疫に反応して進化する可能性は低い。その結果、多くの専門家は、安全で効果的なワクチンが依然としてCOVID-19感染の迷路から抜け出すための最善のチャンスであると主張している。ウイルスのサイクルに合わせて定期的な追加接種が必要になるかもしれないが、それはウイルスが急速に進化しているからではなく、人間の免疫力が弱まる可能性があるためだ。

こうした結果が出れば、現在のパンデミックは終息するだろう。しかし専門家らは、そうなったとしても、ウイルスの何らかのバージョンは、おそらく風邪ウイルスとして、あるいはワクチン未接種者の間で時折起こる致命的な流行として、永遠とは言わないまでも何年もの間、流行し続けるだろうと考えている。