【分子生物学】機能獲得研究(Gain of function research)

機能獲得研究/Gain of function research

変異を起こすよう進化的圧力を加える研究


概要


「機能獲得(Gain of Function)」とは、遺伝子に編集をくわえた結果、従来の遺伝子産物が構造変化することによって、他の因子とのタンパク間相互作用が変化するなどして、これまではみられない新しい機能を獲得すること。

 

そして、「機能獲得研究」(Gain of Function Research(GoFR))とは、微生物をイン・ビトロやイン・ビボで連続継代することに焦点を当てた医学研究である。これにより、病原性、伝染性、抗原性を高めるような変異を起こすよう、微生物に正の進化的圧力を与える

 

機能獲得研究は、病原体が環境圧力に適応する方法を理解するための研究として行われるもので、これにより将来発生が起こりうるパンデミックの理解を深いために機能獲得研究が行われている。ウイルスが出現する前にワクチンや治療法を検討したりすることが可能になる。

 

物議をかもした機能獲得の研究は、ヒトでのパンデミックを起こす可能性があったH5N1鳥インフルエンザの機能獲得研究である。この研究で、通常は鳥からヒトへ空気感染しない鳥インフルエンザが特定の鳥インフルエンザウイルス株が、いくつかの変異を経るとヒトからヒトへ空気感染するようになった。翌年、中国で同じような人工ウイルスが作成され物議をかもした。

 

機能獲得の研究は、表向きはウイルス学において現在および将来のパンデミックの理解を深めるために行われているが科学者たちの火遊びに過ぎないと批判されることもある。もし、何らかのトラブルで機能獲得の研究で作成したウイルスが流出するとパンデミックになる点が危惧されている将来の流行を防ぐための研究のメリットは、これまでのところゼロであり、リスクは膨大である。

 

ウイルス学者たちは、機能獲得研究の危険性を誰よりもよく知っている。しかし、新種のウイルスを作ったときの権威力と、それによって得られる膨大な研究費は、あまりにも魅力的なのが現状である。米国では2014年にオバマ政権によって機能獲得研究への連邦政府の資金提供にモラトリムが課されたが、2017年に引き上げられた。

 

また、悪意のある国が機能獲得の研究が進められると「生物兵器」として軍事利用されることもある。

重要ポイント

  • 簡単にいえば人工的なウイルス作成実験である
  • メリットはゼロに近いが表向きはワクチン開発を目的としている
  • 悪意を持つ研究によっては生物兵器開発にもなる

機能獲得研究の歴史


機能獲得の研究初期


2000年2月、ユトレヒト大学のピーター・ロティエ教授のグループは、「スパイク糖タンパク質外部ドメインの置換によるコロナウイルスのリターゲティング:宿主細胞種の障壁を越える(Retargeting of Coronavirus by Substitution of the Spike Glycoprotein Ectodomain: Crossing the Host Cell Species Barrier)」と題した、機能獲得研究に関する論文を発表した。

 

この論文では、コロナウイルスであるマウス肝炎ウイルスのスパイク糖タンパク質(S)のエクトドメインを、ネコ伝染性腹膜炎ウイルスのSタンパク質の高度に乖離したエクトドメインに置き換えた変異体を構築した経緯が詳しく紹介されている。

 

論文によると、「fMHVと名付けられたこのキメラウイルスは、ネコの細胞に感染する能力を獲得すると同時に、組織培養でネズミの細胞に感染する能力を失った」という。

 

その後、世界保健機関(WHO)は2010年、生命科学分野における「懸念される二重使用研究(DURC)」についての「ガイダンス文書」を作成する。これは、「利益を得ることを目的としているが、容易に悪用されて害をもたらす可能性がある研究」という意味である。

H5N1型鳥インフルエンザの空気感染


2012年5月、ウィスコンシン大学の河岡義裕らの日本の科学者グループは、ビル&メリンダ・ゲイツ財団、ERATO、米国国立アレルギー・感染症研究所からの資金提供、米国国立衛生研究所およびベトナム国立衛生疫学研究所からの支援金を受けて、フェレットからフェレットへの呼吸器飛沫感染によってもたらされるH5N1型鳥インフルエンザの空気感染に関する論文を『Nature』誌に発表した。物議を醸した発表だが、発表の内容と背景は以下のようなものである。

 

H5N1亜型鳥インフルエンザウイルスは、16年以上にわたって家禽間を循環しているが、ヒトへの感染例はまれである。しかし、ヒトがH5N1鳥インフルエンザに感染して発症した場合、症状は格段に重篤になるため、ヒトからヒトへのH5N1パンデミックが起こった場合は、公衆衛生に壊滅的な影響を与えるのではないかと危惧されている。

 

ただし、ヒトからヒトへ高効率で伝播できるH5N1ウイルスはまだ出現しておらず、そのため、この種のウイルスはヒト間の伝播能力をもともと獲得できないのではないかと考える研究者もいた。

 

そのようななか、日本時間2012年5月3日付で『Nature』のウェブサイトに発表された論文で、今井正樹たちはH5N1ウイルスが実際にヒトでのパンデミックを起こす可能性があることを明らかにした。

 

研究グループは、「ウイルスのアミノ酸プロファイルを変更し、鳥の肺よりも少し寒い哺乳類の肺で繁殖できるようにした」としたという。

 

つまり、ヒトから分離した鳥インフルエンザH5N1型ウイルスとヒトH1N1pdm2009型ウイルスのハイブリッドウイルス(H5N1/H1N1ハイブリッドウイルス)を作製しフェレットに感染させたところ、空気感染するウイルスが出現したことが報告された。

 

この小さな変化により、ウイルスは咳やくしゃみで感染するようになり、H5N1が人間の体内で空気感染が可能になるという。この研究チームは、鳥インフルエンザウイルスがフェレット間で呼吸器飛沫(咳やくしゃみで飛び散る飛沫)によって感染できるようになるための複数の変異を突き止めた。フェレットは、ヒトでのインフルエンザ伝播に関して利用可能な中で最良のモデルだった

 

研究グループは、ウイルスゲノムを遺伝学的に操作できる「逆遺伝学」の手法を用いて人工ウイルスを作り出した。これは、2009年にヒトでパンデミックを起こしたH1N1ウイルスのHA遺伝子を、変異を導入したH5 HAタンパク質の1つをコードする遺伝子で置き換えた人工ウイルスなのである。

 

WHOが集約している鳥インフルエンザH5N1ウイルスのヒト感染例では、累積致死率が60%ほどとなっているが、ただ今回の人工ウイルスでは、高い致死率を保ったまま空気感染するウイルスができたということではなかった。

 

米国議会議員をはじめ、世界中の評論家たちは、この研究発表に対して警戒と非難の声を上げた。ニューヨーク・タイムズの社説は、この出来事を「人工的な最後の審判」と表現した。

バイオハザードマーク
バイオハザードマーク

中国で機能獲得実験の成功


2013年5月、中国国家鳥インフルエンザ参考実験室の責任者であった陳化蘭氏らは、BSL3認可のハルビン獣医学研究所において、機能獲得実験により新型インフルエンザウイルスの作成に成功する。

 

中国の科学者たちによれば「(鳥には)致死率が高いが(人には)感染しにくいH5N1鳥インフルエンザウイルスと、人への感染力が非常に強い2009年のH1N1豚インフルエンザウイルスウイルスを意図的に混ぜ合わせた」という。

 

「インフルエンザの定期的な監視を続け、このような危険の高いH5N1ハイブリッドウイルスが自然界に存在しないか十分に注意を払う必要がある」と陳氏は警告している。

 

ハルビン獣医研究所(HVRI)は「鳥インフルエンザウイルスに関する中国の国家的研究機関」で、「BSL-3レベル実験室を完備し、最先端の研究」を行っているという。BSLとはバイオセーフティレベルのことで、最高度はレベル4。日本では国立感染症研究所と理化学研究所筑波研究所にのみ、レベル4実験室が設置されている。

 

パスツール研究所のサイモン・ウェイン=ホブソン教授は、中国の科学者たちは「自分たちが何をしているのか、はっきりと考えていない」と指摘し、この出来事はヨーロッパのバイオテック界に大きな衝撃を与えた。「非常に心配ですね...。この研究のウイルス学的な根拠は強固ではありません。ワクチン開発には役に立たないし、新型インフルエンザウイルスのサーベイランスという点でのメリットは過大評価されている」と述べている。

 

一方、オックスフォード大学のメイ卿は次のように述べている。「このような実験室での危険な記録は、安心できるものではありません。彼らは、非常に危険なウイルスのヒトからヒトへの感染を自らの手で作り出しているのです。恐ろしいほど無責任だ」

オバマ政権下での機能獲得研究の制限


2014年5月、米連邦議会に、国家倫理委員会が執筆した機能獲得研究の管理のためのガイダンス案に関する報告書が提出された。

 

当時、ドイツ国内では「機能獲得研究による病原性パンデミック微生物が暴走する」ことを懸念する声が上がってた。

 

疫学者のマーク・リプシッチは、「過去のバイオセーフティ違反のデータを用いて、」「ラボごとに年間0.01~0.1%の確率で」事故が発生すると計算している。

 

2014年10月、オバマ政権下のホワイトハウスは、インフルエンザ、MERS、SARSの機能獲得型研究の一時停止を制定し、科学技術政策局(OSTP)、バイオセキュリティのための国家科学諮問委員会(NSABB)、国家研究評議会(NRC)によるシンポジウムからの問い合わせを開始し、すべてのプロジェクトへの資金提供を3年間停止した。

 

少なくとも18の機能獲得研究プロジェクトが影響を受けた。フォーチャーや河岡の研究室で継続されていた研究も影響を受けた。

 

2014年12月、米国研究評議会と米国医学研究所は、機能獲得研究の潜在的なリスクと利益について議論する2日間のシンポジウムを開催した。次の日、米国政府は、影響を受けた18の研究プロジェクトのうち7つに機能獲得研究モラトリアムの例外を認めた。

 

2016年、合成ウイルス学の科学者と生命倫理の専門家は、機能獲得研究の二重使用に再び懸念を示した。

 

2016年3月までに、オバマ政権が立ち上げた2回目のシンポジウムでは、機能獲得研究の資金は、政府機関、医薬品研究企業、ベンチャーキャピタルファンド、大学、非営利研究機関、財団、慈善団体などから提供されていると報告されている。

 

2016年5月、NSABBは「提案された機能獲得研究の評価と監督のための推奨事項」を発表した。

 

2017年1月9日、HHSは「パンデミック病原体のケアとオーバーサイトの可能性に関する審査メカニズムの省庁別開発のための推奨政策ガイダンス」(P3CO)を発表した。

2015年、武漢ウイルス研究所を訪問するオバマ元大統領とファウチ博士。
2015年、武漢ウイルス研究所を訪問するオバマ元大統領とファウチ博士。

新型コロナウイルス対策として機能獲得研究


機能獲得研究は、ウイルス学の分野で最も用いられており、ウイルスの感染や複製の生物学的メカニズムに関する多くの詳細を明らかにしている。

 

ウイルスの高い複製率と突然変異率は、一般的に逃避変異体をもたらす。逃避変異体とは、ウイルスに対する自然抗体やワクチン誘発抗体の親和性を低下または除去するようなゲノム変化を獲得した系統のことである。

 

ウイルスが獲得する可能性のある突然変異の多くは、ウイルスの機能自体に弱体化をまねくものだが、場合によっては、突然変異によって病原性が強化されたり、免疫機能を回避することが容易になったりすることもある。

 

たとえば、重症急性肺炎SARS-CoV-2のスパイクタンパク質のE484K変異に関する初期の研究では、ウイルスの標的であるACE2受容体への親和性が高まる一方で、野生型SARS-CoV-2から回復した患者から採取した血清抗体による中和活性は低下する示唆されている。

そもそも機能獲得の研究で作られた新型コロナウイルス


 

 2014年にインフルエンザ、SARS、またはMERSに関連する機能獲得研究への資金提供を停止したが、この決定はその後取り消された。

 

中国におけるコウモリウイルス研究の第一人者である「コウモリ女」こと石正麗博士が率いる武漢ウイルス研究所の研究者たちは、中国南部の雲南省にあるコウモリが生息する洞窟に頻繁に出向き、約100種類のコウモリコロナウイルスを収集した。

 

石博士はその後、ノースカロライナ大学の著名なコロナウイルス研究者であるラルフ・バリック博士とチームを組んだ。彼らの研究は、コウモリのウイルスが人間を攻撃する能力を高めることに重点を置き、「流通しているコウモリのCoV(コロナウイルス)の出現可能性(人間に感染する可能性)を調べる」ことを目的としていた。

 

この目的のため、2015年11月、SARS1ウイルスを骨組みとして、スパイクタンパク質の部分ををSHC014-CoVと呼ばれるコウモリウイルスのものに置き換えた新しいウイルスを作成した。このウイルスは、少なくとも実験室で培養したヒトの気道の細胞に感染することができた。

 

SHC014-CoV/SARS1ウイルスは、そのゲノムに2つのウイルス株の遺伝物質が含まれていることから、キメラと呼ばれている。もし、SARS2ウイルスが石博士の研究室で作られたとすれば、その直接の原型はSHC014-CoV/SARS1キメラであり、その危険性は多くの人に懸念され、激しい議論を呼んだ。

 

パリのパスツール研究所のウイルス学者、サイモン・ウェイン=ホブソン氏は、「ウイルスが逃げ出した場合、その軌跡は誰にも予測できません」と話している。科学審査委員会は、「流通している株に基づいてキメラウイルスを作る同様の研究は、リスクが大きすぎると判断するだろう」と述べている。

 

「将来的に発生する可能性のある感染症に備え、それを軽減するためには、より危険な病原体を生み出すリスクとのバランスを考慮する必要がある。今後の方針を決定する際には、これらの研究によって得られたデータの価値を考慮し、これらのタイプのキメラウイルス研究が、内在するリスクと比較して、さらなる調査を必要とするかどうかを検討することが重要です」と述べている。

 

「コウモリ女」石正麗は2015年にNorth Calorina 大学の研究者たちと共著でウイルスを人工的に人間のACE2受容体に付きやすくする研究成果をNature Medicine に発表している。

 

米国の著名な腎臓内科医であるフィッシャー博士は、新型コロナウイルスがなぜ生物兵器なのかについて「このウイルスを実験室で機能獲得研究を行えば、人に感染しやすくなり、機能獲得研究の本当の目的は生物兵器を作ることである」と説明した。

武漢ウイルス研究所での機能獲得研究の実態


SHC014-CoV/SARS1ウイルスは、そのゲノムに2つのウイルス株の遺伝物質が含まれていることから、キメラと呼ばれている。もし、SARS2ウイルスが石博士の研究室で作られたとすれば、その直接の原型はSHC014-CoV/SARS1キメラであり、その危険性は多くの人に懸念され、激しい議論を呼んだ。

 

バリック博士は、コウモリのコロナウイルスを他の種を攻撃するように操作する一般的な方法を開発し、石博士に教えていた。

 

具体的な標的は、培養されたヒト細胞とヒト化マウスである。ヒト化マウスとは、安価で倫理的にも問題のない実験用マウスのことで、遺伝子操作により、気道を覆う細胞の表面にあるACE2というタンパク質のヒト版を持つようにしたものである。

 

石博士は、武漢ウイルス研究所の研究室に戻り、コロナウイルスを遺伝子操作してヒトの細胞を攻撃する研究を再開した。彼女の研究は、米国国立衛生研究所(NIH)の一部である国立アレルギー・感染症研究所(NIAID)から資金提供を受けていた。彼女の研究の資金源となった提案書には、その資金を使って何をしようとしているのかが明記されている。

 

この助成金は、元請けであるEcoHealth Allianceのピーター・ダザック博士に割り当てられた後、石博士に下請けされていた。ここでは、2018年度と2019年度の助成金の内容を抜粋して紹介する。"CoV "はコロナウイルスの略で、"Sタンパク質"はウイルスのスパイクタンパク質のことである。

 

「CoVの種間感染の予測を検証する。宿主範囲(すなわち出現可能性)の予測モデルは、逆遺伝学、シュードウイルスと受容体結合アッセイ、異なる種やヒト化マウスの様々な細胞培養におけるウイルス感染実験を用いて実験的に検証される」

 

「わたしたちは、Sタンパク質の配列データ、感染性クローン技術、イン・ビトロおよびイン・ビボ感染実験、受容体結合の分析を用いて、Sタンパク質の配列におけるパーセント分岐しきい値がスピルオーバーの可能性を予測するという仮説を検証する」

 

つまり、専門外の言葉で言えば、石博士はヒトの細胞への感染力が最も高い新規コロナウイルスを作ろうとしていたのである。彼女の計画は、ヒトの細胞に対する親和性が高いものから低いものまで、さまざまな測定値を持つスパイクタンパク質をコード化する遺伝子を見つけることだった。

 

彼女は、これらのスパイクタンパク質の遺伝子を多数のウイルスゲノムの骨組みに1つずつ挿入し(「逆遺伝学」「感染クローン技術」)、一連のキメラウイルスを作り上げようとしたのだろう

 

これらのキメラウイルスは、ヒトの細胞培養物(in vitro)やヒト化マウス(in vivo)を攻撃する能力があるかどうかをテストするためのものだ。そして、これらの情報は、コロナウイルスがコウモリから人間に飛び火する「スピルオーバー」の可能性を予測するのに役立つという。

 

ヒトの細胞に感染させるために、コロナウイルスの骨組みとスパイクタンパク質の最適な組み合わせを見つけるために、方法論的なアプローチが設計された。この方法でSARS2に似たウイルスを作ることができ、ウイルスの骨格とスパイクタンパク質を適切に組み合わせれば、SARS2ウイルスそのものを作ることもできたかもしれない。

 

石博士の研究記録が封印されているため、彼女の研究室でSARS2が生成されたかどうかはまだ断言できない。

高い安全性(レベルBSL4)のラボに滞在中の石博士。彼女のコロナウイルス研究は、はるかに低い安全レベルのBSL2およびBSL3ラボで行われていた。
高い安全性(レベルBSL4)のラボに滞在中の石博士。彼女のコロナウイルス研究は、はるかに低い安全レベルのBSL2およびBSL3ラボで行われていた。

COVID-19と機能獲得研究


トランプ政権下の2017年12月19日、NIHは機能獲得の研究に対するオバマ大統領の一時停止を解除した。その理由は「公衆衛生への脅威となる急速に進化する病原体を特定し、理解し、戦略や効果的な対策を開発する上で重要である」と判断したためである。

 

2020年のCOVID-19の大流行の間、SARS-CoV-2ウイルスの起源について中国武漢ウイルス研究所の獲得機能の研究のトラブルが広まったとみられている。

 

当初は「陰謀論」や「政治的宣伝」の一形態として展開されていたが、2021年4月現在のバイデン政権下において、武漢ウイルス研究所における機能獲得の研究が感染源であることが濃厚になった。

 

閻麗夢博士によれば、SARS-COV-2は、中共解放軍の生物兵器専門科が獲得した「舟山コウモリコロナウイルス」を遺伝子操作で改造し、さらにこれを機能獲得の研究で反復継続して実験動物に感染させることで得られたものだと主張している。

 

 

また、さらに多くの左派メディアもウイルスの真相について報じ始めている。ウイルスは武漢ウイルス研究所由来であると報じている。現在は、ウイルスの機能獲得実験は生物兵器開発のためなのか、それともワクチン開発のためなのか、ウイルスはトラブルで漏洩したのか、意図的に放ったのかより深い討究の段階に入っている。

 

 

2021年4月13日の「ワシントン・タイムズ」紙によれば、オバマ時代に機能獲得の実験が停止されたが、アンソニー・ファウチがこの約束を破り、アメリカ人の税金約700万ドルの資金を武漢ウイルス研究所に提供して、機能獲得の実験を許可したとみなされている。(2021年5月11日火曜日の議会公聴会で共和党のランド・ポール上議員がファウチ博士とCOVID-19の起源や機能獲得研究に関する激しい言葉の応酬を交わした。)

米国が管理する海外の研究所で行われた獲得研究


ロシアの国家院議長で、プーチン大統領にとって重要な官僚であるヴャチェスラフ・ヴォロディン(Vyacheslav Volodin)氏は新型コロナウイルスは中共国の武漢にある「米国の研究所」からの漏洩であると述べた。

 

誤解されやすいが、この発言の具体的な意味は「中共ウイルスは中共国の武漢にある研究所で漏洩したもので、その研究所はかつて米国のNIHから資金援助を受けていたため、武漢にあるこのウイルス研究所は米国の研究所である」という意味である。

 

沖縄の米軍基地から漏れた軍事兵器は日本の責任ではなく米国の責任であるというような感じだろう。このような世界で行われている機能獲得研究の内情を把握しているため、バイデン政府はいまだはっきりと武漢ウイルス研究所由来であることを示すことができないでいる。

 

なお、米国は中東、アフリカ、東南アジア、旧ソビエト連邦の25の国と地域に多くの生物学研究所を設置しており、ウクライナだけでも16か所が設置されている。その中のいくつかの場所は、生物学的軍事化活動に関与していたと考えられており、米国が管理する武漢ウイルス研究所からウイルスが漏れたというものである。(参照:THE STRAITS TIMES,TASS