直径120ナノメートル未満の小さなウイルスは、どのようにして人体の中で「T細胞攻撃計画」を実行するのでしょうか？

1981 年 6 月 5 日、米国疾病予防管理センターは、ニューモシスチス・カリニ肺炎の症例 5 件を発表しました。彼らの症状は非常に似ていました。持続的な高熱、大幅な体重減少、そして免疫システムのほぼ完全な崩壊です...数か月後、新たな感染症が人々の注目を集め始めました。それは後天性免疫不全症候群 - AIDS（後天性免疫不全症候群）です。これらの特別な事例は、エイズに関する世界初の公式記録となった。

40年以上が経過しましたが、エイズは依然として人類が直面する健康上の課題です。国連エイズ合同計画が発表した最新の報告書によると、現在、世界中で約3,900万人がHIV（ヒト免疫不全ウイルス）に感染している。 2022年だけでも、世界中で約130万人が新たにHIVに感染することになります。エイズがなぜ恐ろしいのかというと、HIVウイルスが人体に侵入すると、人間の免疫システムに直接侵入するからです。この小さなウイルスはどのようにして人間の免疫システムを攻撃するのでしょうか?将来エイズを完全に治すことは可能でしょうか？

HIVウイルス粒子の模式図

画像出典:

https://www.cdc.gov/nchhstp/newsroom/multimedia-resources/hiv-multimedia-resources.html

01 HIVの侵入メカニズム

エイズウイルスは、科学的にはヒト免疫不全ウイルスとして知られています。直径は約100～120ナノメートルで、円形または楕円形です。そのゲノムは 2 つの同一の一本鎖プラス鎖 RNA です。 DNA の二本鎖構造と比較すると、RNA の一本鎖構造は遺伝子変異を起こしやすい傾向があります。 HIV の侵入メカニズムには、ウイルスが宿主細胞に侵入して複製を開始できるようにする一連の複雑な生物学的プロセスが含まれます。

（１）宿主細胞への侵入

HIV 攻撃の主な標的は、人間の免疫システムの最も重要な部分である CD4+T リンパ球です。まず、宿主細胞表面受容体に結合します。HIVの外膜にはgp120と呼ばれるタンパク質があり、これが宿主細胞表面のCD4受容体に結合します。これがウイルスが侵入する最初のステップです。

補助受容体への結合: CD4 受容体への結合に加えて、HIV は細胞にさらに強固に侵入するために、宿主細胞の表面にある補助受容体にも結合する必要があります。最も一般的な共受容体は CXCR4 または CCR5 です。異なる HIV 株は異なるコレセプターを使用する可能性があります。

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（２）狂乱の攻撃を仕掛ける

次に、HIV は攻撃を開始し、CD4 受容体とコレセプターに結合すると、ウイルスの外膜が宿主細胞の膜と融合する融合プロセスを経ます。これにより、ウイルスは「変装の達人」のように行動し、その遺伝物質（RNA）を宿主細胞に注入することができます。

HIVは逆転写酵素を持っています。ウイルスの遺伝物質が宿主細胞に入ると、逆転写酵素の助けを借りてすぐに DNA に転写され、ウイルスの新しい「コピー」が生成されるのと同じになります。その後、ウイルス DNA は別の酵素 (インテグラーゼ) の作用により宿主細胞のゲノムに組み込まれます。宿主の DNA に組み込まれたこのウイルス DNA は「プロウイルス」と呼ばれます。

このようにして、HIVは増殖し、体内に根付き始めます。これらの「プロウイルス」は活性化され、自己転写されてウイルス RNA を形成します。同時に、プロテアーゼの作用により、ウイルスの構造タンパク質と非構造タンパク質が合成されます。これらの新しいウイルス成分は最終的に新しい HIV ウイルス粒子に集まり、他の宿主細胞、特に CD4+T リンパ球に感染する準備が整い、感染が広がり、免疫系が徐々に損傷を受けます。

HIVウイルスの複製プロセス 出典：STDおよびエイズ予防管理センター

HIV 感染のプロセスは「洪水と獣」のように見えるかもしれませんが、感染者の臨床症状から見ると、「比較的長い」プロセスとも言えます。

感染初期段階（急性感染段階）では、多くの人は明らかな症状が出ないかもしれませんが、この時点でHIVはすでに体内で急速に増殖しており、少数の感染者は発熱、悪寒、発疹、倦怠感などの風邪のような症状も経験するかもしれません。しかし、時々頭痛や発熱が出ない人はいるでしょうか？これらの症状は無視されることが多く、それが間違いなく HIV に大混乱を引き起こす機会を与えているのです。

急性感染期の後には無症状の期間が続き、それは数年、あるいは 10 年以上続くこともあります。この間、ウイルスは複製し続けますが、症状は明らかでない場合があります。このときの患者は「無症状のHIV感染者」と呼ばれます。普通の人と変わらないように見えますが、ウイルスは依然として猛烈に増殖し、人間の免疫機能を破壊しています。治療しないと、HIV 感染は最終的にエイズに進行する可能性があります。

エイズは免疫システムが重度に障害された状態です。体内の細胞免疫機能が維持困難になるため、感染者は外部のウイルスや細菌に対する抵抗力を完全に失い、HIV感染の最終段階である「エイズ期」に突入します。患者は重篤な日和見腫瘍や悪性腫瘍に非常にかかりやすい傾向があります。

02 世界中でエイズが治癒した例がいくつかあります。エイズを克服する方法は再現できるでしょうか?

HIV の「T 細胞攻撃計画」は複雑かつ巧妙なプロセスです。この複雑な侵入メカニズムにより、HIV は感染を持続し、宿主の免疫系を破壊し、免疫系の障害やエイズの発症を引き起こします。しかし研究者たちは、このプロセスを理解し、感染を予防しHIVを治療する新たな方法を模索してきました。

エイズ予防・治療分野における科学技術の進歩に伴い、エイズ抗ウイルス薬を中核とする生物医学的介入措置が徐々に発展・改善され、HIVの複製を効果的に抑制し、病気の進行を遅らせ、患者の生活の質を向上させ、ウイルスの拡散を減らすことができるようになりました。抗レトロウイルス治療の有効性の向上により、エイズの予後は大幅に改善されました。多くの患者は長期間にわたり健康な状態を維持でき、「長期非進行者」（LTNP）と呼ばれ、すぐにエイズを発症することはありません。

「黄金の72時間の自助」は、暴露後予防（PEP）としても知られ、抗ウイルス薬を使用して暴露後のHIVの伝染を阻止する生物医学的介入措置です。これは包括的なエイズ介入戦略の重要な部分です。曝露後予防は、HIV曝露のリスクが高い人々に緊急遮断の機会を提供し、HIV感染および伝染の減少に役立ちます。世界中で広く推進され、応用されています。

今年7月20日、アメリカ放送協会の報道によると、フランスとスイスの研究者らが、HIVの長期寛解状態にある最新の男性を確認した。この男性は「ジュネーブ患者」と呼ばれ、長期寛解を達成した世界で6人目のエイズ患者となった。さらに楽観的なのは、彼が以前の5人の患者と同じ、HIVへの抵抗力を与えるCCR5△32遺伝子変異を伴う同種骨髄移植を受けていなかったことだ。これは、エイズの「呪い」と戦うための治療法がさらに増えることを意味するのではないかと人々は疑問に思う。

画像出典: IAS 2023 (国際エイズ協会)

「ジュネーブ患者」として知られるこのHIV患者は、従来の遺伝子移植手術を受けることなく長期寛解を達成しており、エイズ治療へのアプローチがより多様で個別化される可能性があることを示唆している。長年にわたり、抗ウイルス薬の使用によりエイズ患者の生存率は大幅​​に向上しましたが、治療は依然として困難です。このウイルスは変異性が非常に高く、万能な治療法の実現は容易ではありません。そのため、科学者たちは、より多くの患者に長期的な寛解や治癒をもたらすために、遺伝子治療や免疫療法などの新しい戦略を模索しています。

「ジュネーブの患者」の事例は、伝統的なアプローチだけに頼らない多様な治療の可能性を浮き彫りにしている。この個別化された治療は、さまざまな患者のニーズによりよく応えられる可能性があります。道のりは長いが、HIV治療の分野には希望があり、科学者たちはこの世界的な課題を最終的に克服するために努力を続けるだろう。新たな治療法や研究成果は将来への希望をもたらし、患者が健康で幸せな生活を送れるようにします。

HIVの感染経路は性行為に限らず、母子感染、血液感染など様々です。さらに、早期診断は抗レトロウイルス治療の早期開始に不可欠であり、HIV感染のリスクを減らし、患者の生活の質を向上させます。

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今日は第36回世界エイズデーです。健康教育を普及し、コンドームの使用、注射器の共用の回避、HIV検査の受診、母子感染防止策の提供などの適切な予防措置を講じることで、差別、パニック、ウイルス感染を減らし、エイズをより効果的に抑制・予防することができます。

参考文献:

[1] 疾病予防管理センター（CDC）。同性愛男性における持続性全身性リンパ節腫脹。疾病と死亡週報.1982年5月21日;31(19):249-51.

[2] 疾病予防管理センター（CDC）。後天性免疫不全症候群 (AIDS) に関する最新情報 - 米国。罹患率と死亡率の週報。 1982年9月31日（37）：507–08、513–14。

[3] http://www.unaids.org.cn/

著者：長沙第一病院感染免疫科副主任医師、唐偉

評者：湖南省科学技術協会第二級研究員、湖南省科学記者協会理事、中国科学普及専門家、李南南

陳月飛、研究者、湖南科学記者協会会員、中国科学普及専門家

制作：中国科学普及協会

制作：中国科学技術出版社、中国科学技術出版社（北京）デジタルメディア株式会社