医療保健学研究

総14 号：1-7 頁（2023）
ISSN 2185-2227

説

新型コロナウイルス感染症―その原因ウイルスとワクチンについて―

月本あつ子
つくば国際大学医療保健学部診療放射線学科【要旨】COVID-19 は、SARS-CoV-2 が引き起こす疾患で、ヒトに軽度から重度の感染症を引き起こすことが可能である。SARS-CoV-2 は、2002 年に問題となった Severe Acute Respiratory
Syndrome（SARS）と、2012 年に発生した Middle East Respiratory Syndrome（MERS）の原因ウイルスと同族のコロナウイルスである。さらに、これら 2 つのウイルスよりも感染力が強くまた、致死率が高いため、世界中で重大な問題となっている。このため世界保健機関（WHO）は 2020 年にこの感染症をパンデミックと指定した。
COVID-19 の顕著な特徴の 1 つは、欧米人では東アジア人に比べ、ウイルス感染者も死亡者の数もずっと多いことである。その説明の一つに ACE（アンジオテンシン変換酵素）₁ 遺伝子多型が考えられている。ACE1 には 3 つの ACE 遺伝子型（I/I、I/D、および D/D）の違いがあるが、欧米人や中東人では明らかに D/D 型が多くみられる。これがウイルスへの感受性やこの感染症の有病率などに関連している可能性がある。一方、ACE2 は ACE2 のホモログとして ACE1 などと共に、血圧調節などに関わるホルモン機構である、レニン - アンジオテンシン - アルドステロン系（RAAS）主要な構成タンパク質である。さらに重要なことは ACE2 が SARS-CoV-2 の受容体として機能するという事実である。COVID-19 では糖尿病、血管疾患、心機能障害、高血圧や癌などの慢性疾患が、その重症化にかかわる重要な因子であるとの報告が数多くなされている。これら慢性疾患の発症には、RAAS が大きく関与しているため、SARS-CoV-2 感染と RAAS との関連は注目される。
感染対策として、これまでと全く異なるアイデアで設計された核酸（mRNA）ワクチンが導入されている。この mRNA ワクチンは、その開発時間の大幅な短縮、変異ウイルスに対する対応のしやすさや低コストを可能にする新しいシステムによって製造されており、体液性免疫と細胞性免疫の両方の効率的な産生と誘導を達成することに成功している。
キーワード：SARS-CoV-2，COVID-19，ACE1，ACE2 homolog，RAAS，mRNA vaccines─────────────────────
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月本あつ子／医療保健学研究

序論

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ここでは、COVID-19 の原因ウイルスである SARS-CoV-2 を中心として、その感染メカ
ギリシャ語で王冠を意味する “corona” といニズム、COVID-19 の症状と重症化の素因なう名前が付けられたコロナウイルスは、ヒトでどを概略するとともに、COVID-19 の制御には軽い鼻風邪の原因ウイルスとして知られていおいて大きな威力を発揮した新たなワクチンにた。2019 年に中国の武漢で発見された新しいついて知見をまとめた。

コロナウイルスは、日本において新型コロナ
ウ イ ル ス 感 染 症（coronavirus disease 2019
（COVID-19））を引き起こす厄介なウイルスと

COVID-19認識され、SARS コロナウイルス 2 型（SARSCoV-2）と命名された。

COVID-19 は、近年まれに見る感染力と致昔から人々の生活に密接に関係している死率で猛威を振るっているため世界保健機関

ヒトコロナウイルス（Human Coronavirus：（WHO） に よ り パ ン デ ミ ッ ク と 認 定 さ れ た

HCoV）は 4 種類知られ、10 ～ 15 ％が風邪の（Cucinotta and Vanelli, 2020）が、特に子供を原因とされるが、流行期は 35 ％程度がコロナ介した高齢者への伝播が問題視されている。症ウイルスに関わっているとも言われている。生状としては、呼吸器症状、高熱、下痢、味覚障

涯に渡って何度も感染し軽い症状しか引き起こ害等、多岐にわたる症状が特徴であり、6 カ月さないため、これまでは大きな問題になること以上も後遺症が続く場合も散見されている。重はなかった。

症化因子としては、高年齢、糖尿病、血管疾患、

しかしながら 21 世紀になると動物を宿主と心機能障害、高血圧や癌などの慢性疾患を有すして伝播していたコロナウイルスが、何らかのる、ということが多く報告されている（NIID

タイミングや変異などでヒトに感染し、瞬く間ホームページ，IASR ; Yamamoto et al, 2021）。に全世界に拡散し重篤な疾患を引き起こして今回は 3 度目である。最初は 2002 年に問題となった 重 症 急 性 呼 吸 器 症 候 群（Severe AcuteSARS-CoV-2 とアンジオテンシン変換酵素 2Respiratory Syndrome：SARS）であり、その（ACE2）

原因コロナウイルス（SARS-CoV）は 2002 年
中国広東省で発見されコウモリが本来の宿主とそもそもウイルスは DNA ウイルスか RNA考えられている（NIID ホームページ，ヒトにウイルスに大きく分類され、すべての生物（宿感染するコロナウイルス）。次いで 2012 年サウ主）に感染する偏性寄生体であり、これら宿主ジアラビアで発見された中東呼吸器症候群の持つシステムを利用して増殖する。動物と植（Middle East Respiratory Syndrome：MERS）

物のウイルスや細菌に感染するウイルスも存在の原因コロナウイルス（MERS-CoV）は、ヒし、全部で 3 万種位のウイルスがあると認識さトコブラクダのウイルスがヒトに感染したとれている。この中でヒトに感染するウイルス考えられており、今回が、2019 年に中国の武は、世界保健機関（WHO）で把握されている

漢でヒトの発症が確認されたコロナウイだけでも 200 種類以上に上ると言われているルス（SARS-CoV-2）である。SARS-CoV と（NIID ホームページ , 動物由来感染症）。

MERS-CoV よりも感染力が強くまた、致死率

原因ウイルスの SARS-Cov-2 は、約 30kbpも高いことから全世界に大きな影響をもたらしの RNA ウイルスであり SARS-CoV と 79 ％、ている（NIID ホームページ , ヒトに感染する

MERS-CoV と 50 ％の遺伝子相同性が見られ、コロナウイルス）。

系統発生分析により、SARS-CoV の亜属に分月本あつ子／医療保健学研究類された（Lu et al, 2019）。

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3al, 2020）。

ヒトへの感染において、体内のいたるところ

ACE 遺伝子は 17 番染色体長腕（17q23）にに存在する細胞膜表面にあるタンパク質、アン位置し 26 のエクソン（DNA から蛋白に翻訳ジオテンシン変換酵素 2（ACE2）が SARS-される部分）と 25 のイントロン（翻訳されな

CoV-2 と親和性があり、侵入口として機能しい部分）が含まれている。1990 年に Rigat らて感染が成立することが明らかになっているが ACE 遺伝子の 16 番目のイントロンに 287bp（NIID ホームページ ,IASR）。このことから、の DNA フラグメントを含む insertion allele（I）

ホルモンのレニン - アンジオテンシン - アルドとこれが欠損した deletion allele（D）が存在し，ステロン系（renin-angiotensin-aldosterone

このことによって I/I、I/D、D/D の 3 つの遺system, RAAS）との関連が注目されており、伝子型に分類されることを報告した（Rigat et

重症化因子とされる糖尿病、血管疾患、心機能al, 1990）。

障害、高血圧などの慢性疾患との関連が考えられている（Yamamoto et al, 2020）。

COVID-19 と ACE2 と の か か わ り よ り も、
ACE1 の遺伝子タイプとの関連が多く報告されACE2 は、RAAS の重要な調整機能を有しており、山本らは、これまで計 25 カ国の地域ており、特に体液量の調節に大きな働きを持つについて報告された論文などをもとに約 1 万 5

腎臓において、内部環境の恒常性を保つために千人のデータで分析したところ、ACE1 の遺伝重要な役割を担っている。例えば、血圧の低下

子が I/I タイプの人の割合が欧州では少なく、や血液量の減少などの刺激を受けると、腎臓に東のアジアに進むほど多くなり、この割合が多おける NaCl の再吸収や蛋白分解酵素のレニン

くなるほど感染者数や死亡者数が少なくなる傾分泌などを行い、このレニンは肝臓で合成され向が、統計学的に認められたと報告している

たアンギオテンシノーゲンに作用し、生理活性（Yamamoto et al, 2020; Yamamoto and Georg,のないアンギオテンシンⅠ（ANG Ⅰ）が作ら2020）。

れる。次に ANG Ⅰは、ACE やキマーゼの働先にも述べているが ACE は ANG Ⅰを ANG

きにより生理活性のあるアンジオテンシンⅡⅡに変換する酵素であり、ANG Ⅱは強い血管（ANG Ⅱ）に変換されて ANG 受容体のタイプ収縮作用を持つ。血圧が下がると、ANG Ⅱは1 に作用すると血管収縮と動脈硬化作用を示

血圧上昇作用を持つと同時に、糸球体濾過量をし、ANG 受容体のタイプ 2 に作用すると逆に保とうとする生体防御機構的役割を担ってい

血 管 拡 張 と 抗 動 脈 硬 化 作 用 を 示 す（堀 川，る。ACE 遺 伝 子 型 に つ い て、1992 年 に は2019）。

Cambien ら、1994 年には Schunkert らが心疾

ACE には ACE1 と ACE2 の 2 種類があり、患の患者に D/D genotype が多いと報告し、日ACE1 には、ANG Ⅱを生成して血圧を上昇さ本においては、1995 年に水入らが日本人のイせる働きなどがある。細胞膜に存在するⅠ型膜ンスリン非依存型糖尿病（NIDDM）患者にお貫通糖タンパクの ACE2 は、ANG Ⅱを加水分いて、糖尿病性腎症の患者に D allele を持つ確

解して血管拡張、抗線維化、増殖抑制、抗炎症率が高いと報告している。さらに小児においての血管保護への役割を果たし、また心筋細胞、も検討がされており、小児のアレルギー性紫斑

心筋線維芽細胞と冠状動脈内皮細胞に幅広く発病のうち、慢性腎不全に移行した群において優現していることから、生体における体液と血圧位に D/D genotype が多く認められたと報告しのバランスの調整と血管拡張を維持している。ている（立麻と村上，1999）。

体内の恒常性を維持するためにはこの ACE1

このように，血管病変が絡む様々な疾患におと ACE2 のバランスが大切であることが知らいて ACE genotype の検討が行われており，れている（Gallagher et al, 2006 ; Gemmati etACE1 の D genotype、特 D/D genotype を持4

月本あつ子／医療保健学研究

つ COVID-19 患者は、COVID-19 の重症度と有病率が高いことを報告している（Yamamotoet al, 2020 ; Yamamoto and Georg, 2020）。

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れたことである。
SARS-CoV-2mRNA ワクチンは、宿主細胞に抗原を発現させるため mRNA を直接使用するタイプで、接種後速やかに細胞質でウイルスの一部のたんぱく質が合成され、被接種者の体SARS-CoV-2 に対応する核酸ワクチン内で目的の S たんぱく質が発現される。その後 mRNA は速やかに壊されていくが、細胞性ワクチンには、従来から使用されている弱毒応答と体液性応答の両方を誘導する自然感染の生ワクチン、不活化ワクチン、組換えタンパクように作用して免疫原となるウイルスタンパクワクチンタイプと、今回の SARS-CoV-2 にお質を合成する。

い て 話 題 と な っ た mRNA（メ ッ セ ン ジ ャ ー

日本における現在の SARS-CoV-2 ワクチンRNA）ワクチンを筆頭とする、新たに開発さは、mRNA ワクチンとしてファイザー社製のれた核酸ワクチンの 2 タイプがある。このワクコミナティとモデルナ社製のスパイクバック

チンタイプについて、臨床検査技師の臨地実習

ス、ウイルスベクターワクチンとしてアストラ教育で要求される感染症抗体価を獲得するためゼネカ社製のバキスゼブリアとヤンセンファーの予防接種を表１にまとめた（NIID ホーム

マ社製のジェコビデン、組換えタンパク質ワク

ページ．予防接種情報）。この 2 つのタイプのチンであるノババックス社製のヌバキソビッド

ワクチンの大きな違いは、mRNA タイプでそがあり、3 タイプ 5 社のいずれも筋肉注射タイの開発時間の大幅な短縮、抗体獲得に見られるプとなっている。（NIID ホームページ，予防接性能向上と低コストの新しいシステムが達成さ種情報）

表1

臨地実習で要求される抗体価を獲得するための予防接種（NIDD ホームページ . 予防接種情報を参考）
タイプ

弱毒生ワクチン主な成分病原性を弱めた病原体

対応するウイルス

対応する疾患

麻疹ウイルス（パラミクソウイル 麻しんス科モルリビリウイルス属）
風疹ウイルス（トガウイルス科 風しんルビウイルス属）
水痘ウイルス（ヘルペスウイル 水痘ス科アルファウイルス群）
ムンプスウイルス（パラミクソウ 流行性耳下腺炎
イルス科パラミクソウイルス属）

不活化ワクチン・組換えタンパ HBs 抗原タンパク質含有

HBV（ヘパドナウイルス科オル B 型肝炎

クワクチン

トヘパドナウイルス属）
ウイルス不活化したヘム インフルエンザ（A 型と B 型）

インフルエンザ＊アグ ル チ ニン（HA）画分（A 型と B 型）
ウイルス表面のスパイク SARS-CoV-2

COVID-19 ＊タンパク質mRNA（メッセンジャー RNA） ウイルスを構成するタン SARS-CoV-2

COVID-19 ＊ワクチン、DNA ワクチン、ウイ パク質の遺伝情報をもつ
ルスベクターワクチン

RNA＊［定期接種］［任意接種］

月本あつ子／医療保健学研究まとめ

14 号：1 - 7 頁（2023）5Cucinotta D, Vanelli M (2020) W HO declares
COVID-19 a pandemic. Acta Biomed. 91 (1):157-

インフルエンザウイルスによるパンデミッ

160.

ク、スペイン風邪から 100 年以上たって新たにGallagher RP, Chappell MC, Ferrario CM, Tallant

出 現 し た、 新 型 の コ ロ ナ ウ イ ル ス 感 染 症

EA (2006) Distinct roles for ANG II and ANG-COVID-19 は世界中を震撼させている。本稿(1-7) i n t he reg u l at ion of a ng iotensi n-

ではこれまでに得られているヒトコロナウイル

converting enzyme 2 in rat astrocytes. Am Jスについいて述べるとともに、COVID-19 のPhysiol Cell Physiol. 290:C420-426.

原因である SARS-CoV-2 やその感染メカニズ

Gemmati D, Bramanti B, Serino ML, Secchiero P,

ム、COVID-19 の症状と重症化の素因などにZauli G, Tisato V (2020) COV I D -19 andついて概説した。

individual genetic susceptibility/receptivity:

ワクチン接種は、感染症の制御にきわめて有

Rol e o f AC E1/AC E2 g e n e s , i m m u n it y,

用な手段であり、世界中で何百万人もの死を防inflammation and coagulation. Might theぐための最も重要な戦略の 1 つである。もちろ

double X-chromosome in females be protective

ん現行の SARS-CoV-2 に対する核酸ワクチンもagainst SARS-CoV-2 compared to the single

完全でなく、まだ解決すべき点がいくつかある。

X-chromosome in males?. Int J Mol Sci. 3474:1-

世界保健機関（WHO）は、各種ワクチン接23.

種により毎年 400 万から 500 万人の命が救われ

Chappel MC, Ferrario CM (2006) ACE and ACE2:ていると推定している（NIID ホームページ，

Thei r role to balance the ex pre ssion of

予防接種情報）。

angiotensin II and angiotensin- (1–7). Kidney
Int., 70:8-10,

本論文作成にあたり、肝炎・免疫研究セン

Lu R, Zhao X, Li J, Niu P, Yang B, Wu H, Wang W,

ターのゲノム医科学プロジェクト山本直樹先生

Song H, Huang B, Zhu N, Bi Y, Ma X, Zhan F,には、温かいご指導ご鞭撻を賜りました。心よWang L, Hu T, Zhou H, Hu Z, Zhou W, Zhao L,り感謝申し上げます。

Chen J, Meng Y, Wang J, Lin Y, Yuan J, Xie Z,

なお，本論文に関して，開示すべき利益相反関連事項はありません。

Ma J, Liu WJ, Wang D, Xu W, Holmes EC, Gao
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Review Article

New coronavirus infection: its causative virus and vaccines
Atsuko TSUKIMOTO
Department of Medical Technology, Faculty of Health Science, Tsukuba International UniversityAbstract
COVID-19 is a disease caused by SARS-CoV-2 capable of causing mild to severe infections in humans. SARSCoV-2 is a coronavirus of the same family as the causative viruses of Severe Acute Respiratory Syndrome(SARS), which became a problem in 2002, and Middle East Respiratory Syndrome (MERS), which occurred in2012. SARS-CoV-2 has created a serious problem worldwide because it is more contagious and more lethal
than the other two viruses. For this reason, the World Health Organization (WHO) has designated thisinfection a pandemic in 2020.
One of the striking features of COVID-19 is that both viral infections and deaths are much higher among
Westerners than among East Asians. One reason for this is thought to be differences in ACE (angiotensinconverting enzyme) 1 gene polymorphisms. There are three different ACE genotypes (I/I, I/D, and D/D) in
ACE 1, but the D/D type is clearly more common in Westerners and Middle Easterners. This may be
associated with susceptibility to the virus and severity of an illness. On the other hand, ACE2 is a homologueof ACE1 and, together with ACE1 and others, is a major component of the renin-angiotensin-aldosterone
system (RAAS), a hormonal mechanism involved in regulation of the blood pressure. Even more important isthe fact that ACE2 functions as a receptor for SARS-CoV-2. A number of studies have reported that chronic
diseases such as diabetes, vascular disease, cardiac dysfunction, hypertension and cancer are importantfactors in the severity of COVID-19. The association between SARS-CoV-2 infection and RAAS is noteworthy
because RAAS plays a major role in the pathogenesis of these chronic diseases.
A nucleic acid (mRNA) vaccine designed with a completely different idea has been introduced to combat
SARS-CoV-2 infection. The mRNA vaccine is produced by a new system that greatly reduces its development
time, allows for ease of response to mutant viruses and low cost, and most importantly has succeeded inachieving efficient production and induction of both humoral and cellular immunity.
Keywords: S
 ARS-CoV-2, COVID-19, ACE1, ACE2 homolog, RAAS, mRNA vaccines