COVID-19ワクチンの概要～基礎と原理～

日本でも徐々にコロナウィルスワクチンの接種が始まっています。

そもそもワクチンとは何かみなさんはご存じでしょうか。

ワクチンについて正しく知っておくと、コロナウィルスにも正しく対応できます。

正しく対応できることで、経済が元気になっていきます。

そうすることで資産形成をどのように行っていくか考えることができます。

そうでなくても何も知らないままワクチン打っているのも何か気になりませんか。

みなさんと一緒に勉強していきましょう。

 

 

ワクチンとは

ワクチンとは体の免疫を反応させて病原体の攻撃に備えさせる医薬品ことをいいます。

免疫とは自分の体の異物に対する防御反応です。

この作用を刺激してコロナウィルスに対処できる体にしようというのが

ワクチン接種の目的です。

ワクチンによる免疫の反応は大きく2つあります。

液性免疫と細胞性免疫というものがあります。

種類	対象部位	効果
液性免疫	主にB細胞	抗体の産生→ウィルスの無力化
細胞性免疫	主にT細胞	ウィルスに感染した細胞の排除→ウィルスの排除

液性免疫は主にB細胞によるものです。ウィルスに対する抗体というものを産生します。

抗体によってウィルスは無力化されます。

細胞性免疫は主にT細胞によるものです。ウィルスに感染した細胞を攻撃します。

攻撃された細胞は死んでしまいますが、ウィルスは細胞内でしか増えることができないので、

細胞が死ぬとウィルスも死んでしまいます。

細胞も殺してしまいますが、これによりウィルスを排除できます。

 

ワクチンの接種の目的として

ワクチンの接種で指標とされるのが抗体価というものがあります。

体内で抗体がどれだけ作られているかを表す方法です。

今回の新型コロナウィルスの場合、

ワクチン接種によってつくられる抗体は自然に感染することで

得られる抗体より多いことが判明しています。

これはワクチンの接種が重要であることを示しています。

既に感染した場合であってもワクチン接種は正当化されるということです。

 

今回のCOVID-19ワクチンの接種の目的は中和抗体を作ることです。

特定のたんぱく質にくっついてウィルスが活動できなくさせるようにするのです。

 

 

COVID-19ウィルスの性質

COVID-19ウィルスはSARS-CoV-2という名前です。

新型コロナウィルスと言われていますが、正式名称ではありません。

ウィルスは自分では増えることができません。

何かの細胞に侵入して増えることができます。

そのためウィルスは厳密には生物ではありません。

 

構造としては脂質二重膜という2重の油の膜があります。

その中にRNAやその他のタンパク質が含まれています。

脂質二重膜の表面にもタンパク質があります。

スパイクタンパク、マトリクス、エンベロープなどの突起物のようにあります。

 

 

コロナウィルスが体内に入るとスパイクタンパクと人の細胞のタンパクが

鍵と鍵穴のような関係でくっつきます。

その鍵穴に適したものだと認められると

細胞はウィルスを取り込みます。こうして感染がおきます。

感染しても発症はしないことはあります。

ただ取り込まれている状態は感染といいますが、

症状がでない場合もあります。

だからこそCOVID-19は発症しないために感染していることに気が付かなくて

いつの間にか感染していて広まっていることが問題になっているのです。

 

 

話は戻りますが、今回のワクチンの目的は

抗体をつくって、表面のスパイクタンパクに結合して

細胞内に取り込まれないようにすることです。

 

ワクチンの種類

ワクチンと言っても様々な種類のものがあります。

• 生ワクチン
• 不活化ワクチン
• 成分ワクチン（コンポーネント・サブユニットワクチン）

生ワクチンとは弱毒化したウィルスを投与します。

するとウィルスは細胞内に取り込まれ感染が起きます。

感染が起きると抗体の産生や細胞を殺すような反応が起きます。

これによってウィルスに対する免疫をつけます。

ワクチンの中で感染を起こすのは唯一生ワクチンだけです。

その他のワクチンでは感染は起きません。

 

不活化ワクチンはウィルスが活性化・増殖できないような状態にしたものを投与します。

これにより不活化されたウィルスに対する抗体の産生を行います。

 

 

成分ワクチン（コンポーネント・サブユニット・ワクチン）

ウィルスのタンパク成分のみを投与して抗体を作らせます。

COVID-19でいえばスパイクタンパクのみを投与して

スパイクタンパクに対する抗体の産生をさせるようなことです。

 

今までのワクチンは従来のやり方です。

今回のワクチンは新しい手法が取り入れられています。

下の図でいう所の点線矢印で示されているものになります。

• ベクターワクチンー設計図を別のウィルスに入れて投与
• DNAワクチンー設計図を投与
• mRNAワクチンー設計図を投与

DNAワクチンとmRNAワクチンを合わせて核酸ワクチンとも言います。

mRNAとはタンパク質を作るための設計図です。

このワクチンを取り扱っているの企業が

ファイザー・バイオンテックとモデルナがあります。

 

ベクターワクチンは別のウィルスを運び屋として設計図を運ばせます。

このワクチンを扱っている企業の代表がアストラゼネカ・オックスフォードとジョンソンエンドジョンソンです。

 

タンパク質ができるまで

次はタンパク質ができる過程をみていきましょう。

人間の体ではタンパク質のつくるために

2つの工程を踏みます。

この流れをセントラルドグマといいます。

DNAというのは遺伝情報でヒトの情報が詰まっているものです。

これからタンパク質の設計図となるRNAが作られます。（転写）

RNAを読み取るとタンパク質が作られます。（翻訳）

できたタンパク質が体の中で色々な働きをします。

mRNAとはRNAの一種と考えてもらえたらよいです。

セントラルドグマとワクチンの関係を表すと以下のようになります

 

 

mRNAワクチンの原理

mRNAはタンパク質の設計図ではありますが、

この設計図は細胞の中で読み取られます。

しかしmRNAだけでは細胞の中に入ることはできません。

そこで脂質ナノ粒子というものでmRNAをくるみます（下図のオレンジのもの）

これによって体内を移動するときや細胞内に取り込まれやすくします。

免疫細胞の中の主に抗原提示細胞という細胞に取り込まれます。

細胞のなかに入ると細胞のなかのリボソームという場所で

設計図が読み取られます。読み取った設計図を基にタンパク質が作られます。

このタンパク質がスパイクタンパクに対する抗体になります。

 

 

抗体を作るほか免疫反応を刺激して感染に対する準備を整えます。

入ってきたらすぐにウィルスと戦えるような環境を作ります。

取り込まれたmRNAは体内に数日から1週間程度残ります。

その間にタンパク質が作られますが、遺伝子がずっと体内に残るということはありません。

 

 

ベクターワクチンの原理

ウィルスは細胞の中に取り込まれて増殖するということをお話ししました。

ベクターワクチンはその取り込まれる作用を応用したものです。

別のウィルスの体（ベクター）を用いて、細胞内にCOVID-19に対する設計図を届けるというものです。

外身と中身が違っている状態です。

取り込まれた後は設計図からタンパクが作られるという流れは同じです。

ベクターは細胞に侵入するだけの作用のみを持っています。

ベクターが増殖するための情報はないので、入ってしまうとそこでベクターの役割は終わりです。

 

ワクチンの比較

 

核酸ワクチン	ベクターワクチン	成分・不活化ワクチン
開発スピードが速い カスタムしやすい 低コスト アジュバント不要	比較的低コスト 細胞性免疫刺激 冷温保存 アジュバント不要	多くの投与実績 冷温保存
投与実績が少ない 保存条件が厳しい（-80℃で保存）	投与実績は多くない 副反応は未知の部分あり ベクターの免疫応答	製造に手間がかかる 高コスト 開発スピードが遅い アジュバント必要

 

インフルエンザワクチンとの比較

 

新型コロナウィルス	インフルエンザウィルス
タイプは1種類 ターゲットはスパイクタンパク	タイプが多い ターゲットは主にHA

インフルエンザには抗原（ウィルスが細胞にくっつく部分、鍵のようなもの）が

16種類のHAと9種類のNAの組み合わせがあります。

非常に多くのタイプがあるため変異が起きやすいです。

そのため毎年流行する型を予想してワクチンが製造され投与されています。

型が毎年変わるので中和抗体をつくるのが難しいとされています。

 

新型コロナウィルスではタイプが1種類しかなく標的もスパイクタンパクのみです。

そのためインフルエンザウィルスに比べるとワクチンの製造は容易と言えます。

 

 

ワクチンの効果

感染予防効果　　感染を防ぐ

発症予防効果　　感染しても発症を防ぐ

重症化予防効果　感染して発症しても重症化を防ぐ

ワクチンの効果としては以上の3つの効果が期待されます。

 

よくニュースなどで95％などの数字は発症予防効果のことを示しています。

mRNAワクチンには重症化予防効果もあります。

メカニズム的には、細胞性免疫の刺激とIgA抗体の誘導であり、粘膜や体内での感染予防効果もあるとされている。

これはファイザーが出した結果です。

赤字がワクチンを投与した場合、青字がプラセボといって比較となる効果のない薬を投与した場合を示しています。

上の段はワクチン接種の場合の発症者数が8人、プラセボの場合は162人でした。

さきほど書いた95%というのは162-8=154、154/162×100＝95%ということで、

162人中154人では発症を防ぐことができたということから95%ということです。

下の段では重症化した人がワクチンでは1人、プラセボでは8人ということです。

重症化も抑えることができることを示しています。

 

変異ウィルスに対しての効果

タンパク質とはアミノ酸の集合体です。

読み取った設計図にはアミノ酸の配列に関することが示されています。

COVID-19のスパイクタンパクは1273のアミノ酸が連なったものです。

変異によって数個のアミノ酸が変わっただけでは抗体の効果は落ちることは少ないとされています。

実際の検討データでは効果が下がることも示されていますが、極端に下がることはないとされています。

ファイザー・モデルナでは新たな変異ウィルスの出現の対策も始めています。

 

まとめ

COVID-19に対するワクチンについてまとめてみました。

わかりやすくまとめたつもりではありますが、難しい内容もあるので

わかりにくい部分もあるかと思います。

正確な情報をまとめたつもりです。

しかし日々情報は変わるので、簡単に学ぶという意味で読んでいただけるとうれしいです。

コロナワクチンの終息を願っています。

みなさん協力していきましょう。