mRNAワクチンの急速な開発の基盤を築く：2023年ノーベル生理学・医学賞の解釈

新華社北京10月2日（記者：羅国芳）スウェーデンのカロリンスカ研究所は2日、2023年のノーベル生理学・医学賞をメッセンジャーリボ核酸（mRNA）研究における画期的な発見を評価され、カタリン・クーリコとドリュー・ワイスマンの両博士に授与すると発表した。これらの発見により、ワクチン開発は前例のないスピードで進むことができました。

ワクチン接種は、特定の病原体に対する免疫反応を形成するように体を刺激し、将来病原体と接触したときに体が「主導権を握って」免疫を獲得できるようにします。最も初期のワクチンは、ポリオ、麻疹、黄熱病などの不活化または弱毒化したウイルスをベースにしたものでした。

分子生物学の進歩により、ウイルス全体ではなくウイルスの部分的な成分に基づいたワクチンが徐々に開発されてきました。しかし、ウイルスは複製するために体細胞に依存しており、ウイルス全体、ウイルスタンパク質、ウイルスベクターに基づくワクチンはすべて大規模な細胞培養を必要とします。特定の感染症が発生すると、ワクチンを迅速に生産するためには、細胞培養への集中的な資源投資が必要になります。そのため、研究者たちは長い間、細胞培養に依存しないワクチン技術の開発に取り組んできましたが、そのプロセスは困難を伴います。

体の細胞では、遺伝情報はデオキシリボ核酸 (DNA) コードの形で存在しますが、DNA コードは mRNA に転写される必要があり、その後、mRNA を「テンプレート」として使用してタンパク質が生成されます。 1980 年代には、細胞培養なしで mRNA を生成する効率的な方法、in vitro 転写が開発されました。これにより、多くの分野で分子生物学の応用の開発が加速しました。ワクチンや治療目的でmRNAを使用することも選択肢になりつつあります。しかし、in vitro で転写された mRNA は不安定で送達が困難であると考えられており、mRNA フラグメントを「カプセル化」するための複雑な脂質キャリア システムの開発が必要であり、炎症反応を引き起こす可能性もあるため、臨床応用の見通しは大きく制限されます。

今世紀の初め、ペンシルベニア大学で共同研究を行っていたコリコ氏とワイスマン氏は、体内の免疫システムの樹状細胞が試験管内で転写されたmRNAを異物として認識し、活性化して炎症性シグナル分子を放出することに気づきました。なぜ、in vitro で転写された mRNA は異物として認識されるのに、哺乳類細胞からの mRNA は同じ反応を引き起こさないのでしょうか?コリコ氏とワイスマン氏は、異なるタイプの mRNA を区別するいくつかの重要な特性が存在するはずだと認識しました。

彼らは、mRNA が運ぶ遺伝情報は A、U、C、G の 4 つの塩基だけではなく、さまざまな化学修飾も含まれていることに気づきました。哺乳類細胞の RNA (リボ核酸) の塩基は化学的に修飾されていることが多いですが、in vitro 転写された mRNA にはこのような化学的修飾はありません。この塩基の修飾が違いの原因なのでしょうか?

この考えを検証するために、研究者らは、塩基にそれぞれ独自の化学修飾を加えた異なるmRNA変異体を作製し、それを樹状細胞に送達した。結果は驚くべきものでした。塩基修飾がmRNAに含まれると、炎症反応は事実上排除されました。この画期的な研究結果は 2005 年に発表されました。

さらなる研究で、コリコ氏とワイスマン氏は、塩基修飾によって生成された mRNA の送達により、修飾されていない mRNA と比較してタンパク質生成が大幅に増加することを発見しました。この効果は、タンパク質の生成を調節する酵素の活性が低下することによって生じます。塩基の修飾によって炎症を軽減し、タンパク質の生産を増やすことができることを発見することで、コリコ氏とワイスマン氏は、mRNA技術の臨床応用への道のりにおける主要な障害を取り除きました。

それ以来、この技術に基づいて、ジカウイルスや中東呼吸器症候群コロナウイルスに対するmRNAワクチンが開発されました。新型コロナウイルスの流行発生後、新型コロナウイルスの表面タンパク質をコードする2つの塩基修飾mRNAワクチンが記録的な速さで開発された。 mRNA ワクチン開発の柔軟性とスピードは印象的で、この新しいプラットフォームを使用して他の感染症のワクチンを開発する道を開きます。将来的には、この技術は治療用タンパク質を送達し、特定の種類の癌を治療するためにも使用される可能性があります。