科学者たちは、H5N1が哺乳類に急速に適応した驚くべき証拠を発見した。 遺伝子変異哺乳類から哺乳類への感染が確認された今、これが次の世界的パンデミックの前兆となるのでしょうか?
レビュー： 哺乳類におけるH5N1インフルエンザの世界的流行画像クレジット: Rui Duarte / Shutterstock
ジャーナルに掲載されたレビュー記事では 自然著者らは、哺乳類におけるH5N1高病原性鳥インフルエンザ（HPAI）ウイルスの急激な拡大に関連する分子的および生態学的要因について説明しています。
背景
インフルエンザ A ウイルスは、人類史上記録されている世界的パンデミックのほとんどと関連しています。H5N1 亜型に属する高病原性鳥インフルエンザ (HPAI) ウイルスは、将来のパンデミックの主なリスク要因です。これらのウイルスの哺乳類適応に対する進化障壁は、主要なウイルスタンパク質の急速な変異の蓄積によって示されているように、これまで考えられていたよりも低いです。
H5N1 ウイルスは、過去 20 年間、当初はアジアの家禽でのみ検出されていました。しかし、近年では、このウイルスが新しい哺乳類種に急速に伝染することが世界中で確認されており、野生生物、農業生産、および人間の健康を危険にさらしています。
このような急速なウイルス伝染は、ヨーロッパからアフリカ、北米、南米、南極に至る野鳥に感染した系統 2.3.4.4b に属する H5N1 ウイルスの新しい遺伝子型の出現後に始まりました。これらのウイルスは、H5N8 ウイルスと低病原性鳥インフルエンザ (LPAI) ウイルスのゲノム再集合から発生し、新しいハイブリッド株を生み出しました。
2.3.4.4b H5N8 と低病原性鳥インフルエンザ (LPAI) ウイルス間のゲノム再集合イベントにより、以前の株とは遺伝的に異なる汎動物性 2.3.4.4b H5N1 ウイルスが発生しました。この再集合にはポリメラーゼ遺伝子と表面タンパク質が関与しており、新しい環境への迅速な適応を促進しました。
汎動物性 2.3.4.4b H5N1 ウイルスは、渡りをする水生野鳥を通じて、新しい国や大陸に静かに伝染する可能性があります。その結果、大規模で密集したコロニーを形成する社会性海鳥の大量死が発生する可能性があります。また、H5N1 に感染した死んだ鳥を食べた猛禽類や動物も、神経障害で死亡する可能性があります。哺乳類へのウイルスの流出は、哺乳類宿主内でのウイルス複製を強化するいくつかの適応変異、特にポリメラーゼ (PB2) およびヘマグルチニン (HA) 遺伝子に関連しています。
このレビュー記事では、著者らは、哺乳類間の感染を示す 3 つの H5N1 事例研究を分析し、インフルエンザ A ウイルスの流出と H5N1 パンデミックの可能性について論じています。
この記事は、2.3.4.4b H5N1ウイルスが哺乳類から哺乳類への感染を維持できるようにした重要な適応変異の獲得に関する情報を提供します。著者らは、2022～2023年のヨーロッパの毛皮農場でのH5N1の流行、2023年の南米の海洋哺乳類に適応したウイルス、および2024年の米国の乳牛の流行という3つの現実世界の状況からこの情報を収集しました。
ヨーロッパの毛皮農場でH5N1型ウイルスが発生
H5N1 に感染したヨーロッパの養殖動物 (アメリカミンク、ホッキョクギツネ、タヌキ) から収集された証拠により、PB2 遺伝子に既知の哺乳類適応変異、特に哺乳類におけるウイルス複製を強化する PB2 E627K 変異が存在することが明らかになりました。
異なる農場で発見されたウイルスの遺伝的関連性が近いことから、哺乳類間の感染が疑われました。実験的研究により、直接接触したフェレット間でウイルスが効果的に感染することが確認されました。この遺伝的近接性は、ポリメラーゼ複合体の適応的変化によって引き起こされる持続的な感染と一致しています。
農場から農場への感染は、汚染された器具、衣類、または感染した死骸が他のミンクに与えられたことで発生した可能性が高い。2022年に出現した新しい遺伝子再集合H5N1「BB」は、以前のH5N1ウイルスとLPAIカモメに適応したウイルスのゲノムセグメントを組み合わせたハイブリッドウイルスである。この遺伝子型は、ヨーロッパ全土でユリカモメの大量死を引き起こした。
遺伝子配列の解析により、H5N1ウイルスは、2022年に出現し、ヨーロッパ全土でユリカモメの大量死を引き起こした、新たな遺伝子再集合H5N1遺伝子型「BB」に属することが明らかになった。
2023年半ばにはポーランドでもH5N1の流行が発生し、飼い猫30匹以上が死亡した。ミンク農場で生産された生のペットフードがウイルスの潜在的な発生源と推定された。猫由来のH5N1ウイルスの配列解析により、当時ヨーロッパで流行していた鳥類ウイルスには見られなかった同一の哺乳類適応が明らかになった。猫由来のH5N1ウイルスはPB2（E627K、D701N）に同一の哺乳類適応変異を共有しており、このウイルスがさまざまな哺乳類宿主に適応する能力があることが浮き彫りになった。
南米の海洋哺乳類におけるH5N1の流行
新たな遺伝子組み換え体H5N1型B3.2が2022年後半に北米から南米に到達し、沿岸の鳥類や海洋哺乳類の大量死を引き起こした。
南米の海洋哺乳類の H5N1 ウイルスの遺伝子配列を解析した結果、哺乳類によく見られる適応 (PB2 D701N および Q591K) と鳥類には見られない他の特徴的な変異が特定され、哺乳類から哺乳類への感染が裏付けられました。
海洋哺乳類系統の B3.2 ウイルスは、南米アシカ、マイルカ、チリイルカ、ネズミイルカ、ラッコ、オットセイ、ゾウアザラシ、および 1 人の人間でも確認されました。これらの変異により、ウイルスは哺乳類の細胞機構を悪用し、哺乳類宿主内での持続的な伝染を促進しました。
入院した男性はH5N1に感染した動物がいる海岸の近くに住んでいたが、感染した男性から採取したウイルスには鰭脚類に見られるものと同じ2つの哺乳類適応も含まれており、ウイルスの環境的感染様式を示している。
南米では、海洋哺乳類から野生鳥類への哺乳類適応型 B3.2 ウイルスの逆流も観察されました。しかし、哺乳類適応型 PB2 変異の復帰は観察されず、ウイルスが哺乳類宿主に強く適応していることが示されました。
米国の乳牛におけるH5N1型ウイルスの発生
B3.13遺伝子型に属するH5N1ウイルスは、2024年にテキサス州で発生した乳牛の感染拡大に関連する病原体として特定されました。系統解析により、野鳥から牛への単一のウイルスの導入が示されました。牛系統では哺乳類適応変異PB2 M631LおよびPA K497Rが検出され、哺乳類細胞での複製の増加を促進しました。
米国の野生生物では牛系統を除いて B3.13 遺伝子型ウイルスが 4 種類しか確認されておらず、この遺伝子型は野鳥ではまれであることが示唆されている。ウイルスの遺伝的多様性の高さは乳牛における急速な地域的進化を示しており、哺乳類による持続的な伝染のさらなる証拠となっている。
テキサス州の牛の H5N1 ウイルスの遺伝的多様性の高さは、牛 B3.13 の発生がテキサス州で発生し、急速に他の州に広がったことを示唆しています。感染した牛や機器の輸送が、ウイルス感染の最も可能性の高い原因であると考えられています。
牛由来のH5N1ウイルスは、飼い猫、アルパカ、野鳥、陸生哺乳類、家禽など他の種でも確認されている。ウイルスは乳腺組織に向性があるため、感染経路としては牛乳の汚染が考えられ、汚染された牛乳を通じて感染が広がる。米国では、酪農場の従業員4人を含む13人の感染例も確認されている。
2020年以降、欧州と米国では2.3.4.4b H5N1ウイルスによるヒト感染例が20件未満しか記録されておらず、これは2015年にアジアとエジプトで記録されたH5N1ヒト感染例と比較すると低い数値である。
意義
H5N1 ウイルスが将来のパンデミックを引き起こす可能性は未だ不明です。最近の H5N1 2.3.4.4b ウイルスによるヒトの症例では、アジアでの以前の H5N1 発生時よりも死亡率が大幅に低くなっています。
H5N1 がヒトの間で広がり続ける場合、循環している 2.3.4.4b ウイルスと抗原的に関連する既存の H5 ワクチンを mRNA プラットフォームを使用して拡大することができます。ただし、このウイルスは他のインフルエンザウイルスと再集合する能力があり、特に農場などの高リスク環境では、より伝染性の高い変異体が発生する可能性があるという懸念が生じています。
ジャーナル参照:
- Peacock, T., Moncla, L., Dudas, G., VanInsberghe, D., Sukhova, K., O., J., Worobey, M., Lowen, AC, & Nelson, MI (2024). 哺乳類における世界的H5N1インフルエンザ流行。Nature、1-2。 掲載日:10.1038/s41586-024-08054-z、 https://www.nature.com/articles/s41586-024-08054-z
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#H5N1型鳥インフルエンザは急速に変異し哺乳類に感染している
2024-09-26 00:29:00