牛にはヒトのインフルエンザ受容体があることが研究で判明、乳牛での鳥インフルエンザ発生の危険性が高まる

3月初旬、テキサス州の大型動物獣医であるバーブ・ピーターセン博士は、パンハンドルで協力している酪農場から電話を受け始めた。 そこでの労働者たちは、乳房の感染症である乳腺炎に罹患した牛を多数診察していました。

彼らの牛乳は濃くなって変色しており、細菌や組織の損傷などの通常の疑いでは説明できませんでした。

さらにいくつかの酪農場から電話がありました。 ある飼い主は、自分の農場では「何が起きているのか、ペットの半数が死んでしまった」と思うと彼女に語り、感染が牛以外にも広がっていることを示唆した。

ピーターセンさんは一連の検査を実施し、考えられるすべての原因を排除した後、病気や死んだ動物のサンプルをテキサスA&M州立獣医研究所とアイオワ州立大学の友人や同僚に送った。

彼らが発見した大量のH5N1インフルエンザウイルスは乳製品業界を揺るがし、世界中の公衆衛生当局を警戒させた。 また、科学に関する緊急のやるべきことリストも作成されました。 答えなければならない最初の質問の 1 つは、そもそもウイルスがどのようにして牛に感染するのかということでした。

米国とデンマークの研究者がその任務を引き受けた。 プレプリント研究として発表された彼らの発見は、ウシが人間や鳥と同じインフルエンザウイルスの受容体を持っていることを示している。 科学者らは、牛がボウルを混ぜ合わせている可能性を懸念している。これは、ウイルスが人の間でより良く拡散することを学習するのを助ける宿主である。 このような出来事はまれではあるが、専門家らは、私たちが新たなパンデミックへの道を歩む可能性があると述べている。

鳥インフルエンザは新たな宿主を試す

長年にわたり、H5N1（高病原性鳥インフルエンザ）は主に鳥類に限定されてきましたが、最近ではますます多くの哺乳類に感染し始めており、このウイルスが適応してヒトの病原体に近づいている可能性があることが示唆されています。

鳥インフルエンザウイルスは米国で商業用家禽の群れを壊滅させた。豚は鳥インフルエンザウイルスに感染することが知られているため、豚は感染の兆候がないか注意深く監視されてきたが、牛は潜在的な宿主として誰の目にも留まらなかった。

米国農務省によると、3月下旬以来、9つの州で42の感染群れが見つかった。 感染牛との接触後にH5N1型に感染したことが判明したのは1人のみで、米国疾病予防管理センターは、州と協力して動物に感染した人々の監視を行っているものの、現時点での公衆衛生へのリスクは低いとしている。

デンマークのコペンハーゲン大学の獣医学臨床微生物学の教授であるラース・ラーセン博士は、「牛での発見は非常に異なっている」と述べた。 哺乳類では、インフルエンザは通常肺に感染します。 猫の場合、脳にも感染する可能性があります。 「ここでは、乳房と乳汁中に膨大な量のウイルスが存在していることがわかります」とラーセン氏は語った。

ラーセン氏は、感染した牛の乳中のH5N1ウイルス濃度は、感染した鳥で通常見られる濃度よりも1,000倍高いと述べた。 同氏と同僚らは、たとえ1頭の感染牛から採取した牛乳を1,000トンの牛乳で薄めたとしても、科学者らは臨床検査で依然としてウイルスの痕跡を検出できるだろうと計算したと述べた。

米国食品医薬品局による検査では、食料品店の棚で購入した牛乳サンプルの約5件に1件からH5N1型ウイルスの遺伝物質の不活性断片が検出され、ウイルスがどのようにしてこれほど蔓延したのかという疑問が生じた。 研究者らはその後の試験で、試験した低温殺菌牛乳には感染性がなく、人を病気にする可能性がないことを確認した。

それでも、感染拡大により多くの人が不安を感じているのは止められなかった。 牛の健康には巨額の資金がかかっています。 USDAの経済調査サービスによると、牛乳と乳製品は2022年の現金収入において米国で4番目に大きな農産物だった。 牛と子牛の販売は 2 番目に大きな商品でした。

ウイルスが細胞に侵入する仕組み

ウイルスには細胞をハッキングする方法が必要です。 新型コロナウイルス感染症（Covid-19）を引き起こすウイルスの鍵となるのは、ACE2と呼ばれる受容体だ。 インフルエンザウイルスの場合、それはシアル酸と呼ばれる細胞の表面から突き出た糖分子です。

動物が異なれば、異なる形態のシアル酸を保有します。 鳥は人間の上気道にあるシアル酸受容体とはわずかに異なる形状のシアル酸受容体を持っています。

ジョンズ・ホプキンス大学の分子微生物学者で免疫学者であるアンディ・ペコシュ博士によると、人差し指をまっすぐ上に伸ばすと、それが鳥のシアル酸受容体のようなものになるという。 指の関節のところで逆L字に曲げると、人間のシアル酸受容体はそのように見えます。 インフルエンザウイルスは、他の形状よりもある形状に結合することを好む傾向があると同氏は述べた。

研究者らは、これが鳥由来のH5N1型ウイルスが人の間で効率的に感染することが示されていない理由の1つである可能性があると考えている。

牛はH5N1のようなA型インフルエンザウイルスに感染しないと考えられていたため、最近まで牛がどのようなシアル酸受容体を持っているかは誰も知りませんでした。

米国とデンマークのラーセン氏らは、子牛や牛の肺、気管、脳、乳腺から組織サンプルを採取し、さまざまな種類のシアル酸受容体に結合するとわかっている化合物で染色した。 彼らは染色された組織を非常に薄くスライスし、顕微鏡で観察しました。

彼らが見たものは驚くべきものだった。肺胞と呼ばれる乳房の小さな乳を生成する嚢にはシアル酸受容体が満ち溢れており、鳥に関連する種類の受容体と人間によく見られる種類の受容体の両方を持っていた。 コペンハーゲン大学の獣医学病理学の博士研究員であり、研究筆頭著者であるシャーロット・クリステンセン博士は、彼らが観察したほぼすべての細胞に両方のタイプの受容体が含まれていたと述べた。

インフルエンザウイルスが変化し進化する方法の1つは、その遺伝物質の一部を他のインフルエンザウイルスと交換することであるため、この発見は懸念を引き起こしている。 再集合と呼ばれるこのプロセスでは、細胞が 2 つの異なるインフルエンザ ウイルスに同時に感染する必要があります。

「両方のウイルスを同じ細胞に同時に感染させると、基本的にハイブリッドウイルスがそこから出てくる可能性があります」と、研究著者で世界保健機関インフルエンザ生態学協力センター所長のリチャード・ウェビー博士は述べた。動物と鳥で。

鳥インフルエンザウイルスとヒトインフルエンザウイルスという 2 つのインフルエンザウイルスに同時に感染するには、細胞が両方の種類のシアル酸受容体を持っている必要があり、牛はそれを持っていますが、このことはこの研究以前には知られていませんでした。

「これはおそらくかなり稀な出来事だと思います」と、H5N1ウイルスを25年間研究してきたウェビー氏は語った。

そのようなことが起こるためには、鳥インフルエンザウイルスに感染した牛が、感染した人間から別のインフルエンザ株を感染させる必要がある。 現在、ヒトのインフルエンザ感染者数は全国的に低く、インフルエンザの季節が終息するにつれて減少しているため、このようなことが起こる可能性はさらに低くなっている。

それでも、前例のないことではありません。

また、豚の気道には人間と鳥の両方のシアル酸受容体があり、豚のインフルエンザ感染がパンデミックウイルスを引き起こすことが知られている。 たとえば、H1N1型インフルエンザによって引き起こされた2009年のパンデミックは、ウイルスが再集合して人々の間で急速に広がる可能性のあるウイルスになったときに、メキシコの豚で始まったと考えられている。

鳥インフルエンザウイルスが牛で変化するもう一つの方法は、より緩やかで、より一般的である、とウェビー氏は言う。

ウイルスは自分自身をコピーするたびに間違いを犯します。 時には、こうした間違いによってウイルスの効力が弱まり、生存の可能性が損なわれることもありますが、少なくともウイルスにとっては幸運な偶然である場合もあります。 鳥インフルエンザウイルスがたまたま牛のヒト型シアル酸受容体に結合しやすくなるように変化した場合、生存上の利点、つまりより多くの細胞やより多くの種類の動物に感染できる可能性があります。人間。

ウイルスは移動したり漂流したりする可能性がある

再集合はウイルスの進化における大きな変化となるが、ウイルスが新しい宿主を徐々に通過することにより、進化の漂流によってウイルスのゲノムが変化する可能性もある。

いずれにせよ、これは良いニュースではないと、ノースイースタン大学の計算生物学者でAIおよび生命科学のディレクターであるサム・スカルピノ博士は述べた。

「リスクプロファイルがより高いことを示唆するデータが得られました」と、新たな研究には関与していないスカルピノ氏は述べた。

彼は、これは初期の研究であると指摘しています。 別の研究者グループによる確認が必要であり、外部専門家による精査に先立ってプレプリントとして迅速に公開された。

しかし同氏は、これまで誰もインフルエンザA型ウイルスに対する牛の組織の感受性を真剣に調べた人がいなかったため、この発見は重要でもあると述べた。

「これは私が初めて知ったことです。 他に存在しないという意味ではありませんが、私たちの何人かが注意深くそれを調べましたが、何も見つかりませんでした。」と彼は言いました。

クリステンセン氏は、研究者らもそれに関する先行研究を見つけることができなかったため、この研究を行ったと述べた。

「状況を考えると、できるだけ早くこの結果を発表する必要があると感じました」とラーセン氏は語った。

他の専門家は、接続すべき点はまだあるものの、この研究は明らかに警戒レベルを引き上げていると述べた。

「私たちは今、乳牛の感染を阻止する必要があると結論付けるのに十分な情報を持っていると思います」とスカルピーノ氏は語った。 「牛や乳製品と濃厚接触する労働者に義務付けられる保護の種類を増やし、インフルエンザと牛の解明に向けた資金を大幅に増やす必要があります。なぜなら、私たちが知らないことが膨大にあるからです。」私たちは非常に早く学ぶ必要があるのです。」

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