G614D 変異の検知による SARS-CoV-2 変異株の研究所流出可能性の検証
神崎達也・⼆平泰知・三浦健⼈
アドバイザー教員：掛⾕英紀

１．背景と⽬的で、研究所に勤務する⼥性やその周囲の⼈物が相次いで Covid-19 に罹患したため、研Covid-19（新型コロナウイルス感染症）究所からの流出が発覚した。仮に、同様の流は 2019 年 12 ⽉に中華⼈⺠共和国湖北省武出事故が他の国や地域で起こっていたとし漢市において確認された。当初は、ヒトからても、市中感染が拡⼤している中では⾒落ヒトへの感染は否定されていたが、2020 年とされている可能性がある。

1 ⽉に⼊ってさらに感染が拡⼤し、中国国実際に、SARS-CoV-2 の変異株について内だけにとどまらず世界中で多数の感染者は研究所から流出した可能性を⽰唆する研が確認されることになった。そのような状究がある。

況から、2020 年 3 ⽉ 11 ⽇に WHO（世界Tanaka ら[2]は、オミクロン株を中⼼に保健機関）は Covid-19 をパンデミックとみSARS-CoV-2 変異株の異常を指摘している。

なせると表明した。

オミクロン株に分類される変異株には多パンデミックは世界中に⼤きな影響を与くの変異が存在するが、そのほとんどが⾮えたが、パンデミックを引き起こした同義変異（アミノ酸を変化させる塩基の変SARS-CoV-2 ウイルス（新型コロナウイル異）である。⾃然環境では、同義変異（アミス）がどのように出現したかについては明ノ酸を変化させない塩基の変異）が⼀定の確に解明されていない。拡散したウイルス割合で混じることから、⾮同義変異への異の起源として主に、動物が持つウイルスが常な偏りは、⼈為的な遺伝⼦改変の可能性

⼈に感染した可能性と、研究所で保管されを⽰唆する。ていたウイルスが何らかの要因によって研また、オミクロン株において、約３０ある究所の外に流出し、⼈に感染したという可スパイクタンパクのほぼ全ての変異で、も能性が指摘されている。との武漢株に先祖返りする復帰変異が⾒ら研究所からウイルスが流出した事例は実れている点も不⾃然であると指摘されてい際に確認されている。台湾では研究所で保る。復帰変異⾃体は、既存の株との相同組み管されていた SARS-CoV-2 のデルタ株が研換えで起きやすいことが知られているが、究所の外に流出し、100 名以上に感染が広全ての変異で復帰変異が⾒られること、まがった。[1]この流出が起きた当時の台湾でたその⼀部は変異部位が⾮常に近く相同組は厳しい⽔際対策がとられており、市中感換えでは起こりえないことなど、起こる可染は広がっていなかった。そのような状態能性は⾃然界では極めて低い。

Kakeya ら[3]は、SARS-CoV-2 において 2

そこで本研究では、遺伝⼦データベースつ以上の復帰変異がある株の復帰変異位置に登録された SARS-CoV-2 の配列を解析のパターンについて解析を⾏っている。相し、G614D 変異を含む配列を抽出し、そ同組換えであれば、復帰変異位置は隣接すれらの採取場所と採取⽇時の分布がもつ地るのが普通であるが、孤⽴した位置で複数理的、時系列的特徴を調べる。の復帰変異が⾒られる株も多く検出されており、その不⾃然さを指摘している。これらの復帰変異株は、個々の変異の影響を調べるため、復帰変異を意図的に挿⼊した実験で⽣じ、それが事故で研究所から漏れた可能性も考えられる。

２．⼿法
本研究では SARS-CoV-2 のデータベースとして、NCBI（アメリカ国⽴⽣物⼯学情

Kakeya らは D614G 変異の復帰変異にも報センター）の GenBank [4]を⽤いる。収注⽬して解析を⾏っている。D614G 変異と集するデータは、Kakeya らの先⾏研究で調は、SARS-CoV-2 のスパイクタンパクの 614

べられていない変異株のうち、登録データ番⽬のアミノ酸が、アスパラギン酸（略号：数が 1000 以上のものとした。

D）からグリシン（略号：G）に置換される変異のことである。

Kakeya らは挿⼊や脱落のある配列は解析対象外としており、また全く同じ配列を⼀般的に、ヒトの体内では配列の 614 番もつものはダブルカウントしない集計⽅法

⽬のアミノ酸が D である場合は不安定で、をとっている。本研究では、挿⼊や脱落のあ614 番⽬が G である⽅が安定であることがる株も対象とし、全く同じ配列パターンで知られている。そのため、ヒトからヒトへのあっても G614D 復帰変異を含むものは加感染によって伝播する過程では、D から G算してカウントする⼿法をとる。の変異は起きうる⼀⽅で、G から D への復具体的には、614 番⽬のアミノ酸配列の帰変異は極めて起こりにくい。よって、ヒト

前 2 つと後ろ 2 つのアミノ酸が変化しない

かヒトへの感染で伝播するウイルスの配列で、614 番⽬のアミノ酸が D に復帰していの 614 番⽬は G であるはずである。
⼀⽅で、るときに現れる YQDVN の配列を探し、そ実験室などで培養される環境では、614 番の配列の Accession 番号を抽出する。

⽬ D でも安定した状態を保つことが知られている。

集計⽅法が異なるため、Kakeya らの論⽂で G614D 復 帰 変 異 が 多 く ⾒ ら れ た

このような性質から、D614G の復帰変異

B.1.617.2 と BA.2 についても再度集計を⾏である G614D 変異がまとまって検出されう。そして、G614D が多く検出された変異た場合、その検出⽇時の直前、検出場所の近株について、Accession 番号から採取⽇時とくで、研究所から流出した可能性が⽰唆さ採取場所を特定し、それを集計・分析する。

れる。

り、G614D 復帰変異の発⽣時期は、同変

３．結果

異株の採取のピークからかなり遅れてお本研究で調査した変異株の名称、G614D

り、流⾏後期での G614D 復帰変異の上昇

復帰変異の数、全データ数、G614D 復帰変は、不安定な変異株が流⾏後期に現れてい異を含む配列の割合を表 1 に⽰す。

る点において、極めて不⾃然である。

その結果、先⾏研究で G614D 復帰変異G614D 復帰変異の採取位置は、同変異株が多いことが分かっている B.1.617.2 と全体の分布と⽐較すると、特にアメリカ北BA.2 に加え、AY.103、AY.44、B.1.15 で東部のミシガン州、イリノイ州にて検出がG614D 復帰変異が多いことが分かった。

多く⾒られる。

そこで、これら 5 つの変異株について発⽣位置と発⽣時期について分析を⾏った。
表 1
変異G614D 変異の発⽣数と割合
AY.103

AY44

B.1.1.519

B.1.427

G614D

163

134

54

全体数

242444208550

12534

13062

百分率

0.06723

0.06425

0.039890.03062

B.1.429

B.1.526

B.1.637

BA.1.15

B.1.619.2

710857403

2926033588

11185

84850

45699

0.02392

0.02977

0.07152

0.06718

0.88186

BA.2

BA.5.2.1

BA.5.5

BE.1

BE.3

189561084062

82004

34641

6004

5185

0.224830.006100.01732

0.01666

0.00000

CH.1.1

D.2

XBB.1.16

XBB.1

0002

1311

11423

3388

3186

0.00000

0.00000

0.00000

0.06277

図 1

B.1.617.2 の発⽣時期

図 2

B.1.617.2 の G614D 変異の発⽣位

置3-1. B.1.617.2(デルタ株)
最初に、Kakeya らの研究でも G614D 復帰変異が多く⾒つかっている B.1.617.2 について、採取時期と採取場所の情報を集計した結果を図 1 から図 3 に⽰す。
Kakeya らの研究でも明らかになってお図 3

B.1.617.2 の株全体の発⽣位置

3-2. AY.103

3-3. AY.44

次にデルタ株の亜種である AY.103 につ次に同じくデルタ株の亜種である AY.44

いて採取時期と採取場所の情報を集計したについて採取時期と採取場所の情報を集計

結果を図 4 から図 6 に⽰す。

した結果を図 7 から図 9 に⽰す。

図 4 が⽰す通り、G614D 変異のピークは全体のピークから少し遅れており、B.1.617.2 の G614D 復 帰 変 異 の ピ ー ク（2021 年 11 ⽉）と⼀致している。

図 7 が⽰す通り、G614D 復帰変異のピー
クは全体のピークより遅れている。
G614D 復帰変異検出位置は、他のデルタ株およびその亜種と同様北東部で若⼲多い。

採取場所についても、B.1.617.2 同様、G614D 復帰変異はアメリカ北東部で多く検出されている。

図 4図 5

図 6

図7AY.44 発⽣時期

図8AY.44 の G614D 発⽣位置

図9AY.44 の株全体の発⽣位置

AY.103 発⽣時期

AY.103 の G614D 変異発⽣位置

AY.103 の株全体の発⽣位置

3-4. BA.1.15

3-5. BA.2

次にオミクロン株 BA.2 の採取時期と採最後にオミクロン株 BA.2 の採取時期と取場所の情報を集計した結果を図 10 から採取場所の情報を集計した結果を図 13 か図 12 に⽰す。

ら図 15 に⽰す。

図 12 が⽰す通り、G614D 復帰変異のピ採取時期については、全体のピークがークは全体のピークとほぼ⼀致している。

2022 年の 4 ⽉なのに対し、G614D 復帰変

また、採取場所はいずれも、アメリカ南部

異のピークが同年 5 ⽉と少し遅れている。のテキサス州やカリフォルニア州が多く、G614D 復帰変異は全データの採取場所傾向が似ている。の分布に似ている者の、特にニューヨーク州で多く検出されていることが分かる。

図 10

図 11

図 12

BA.1.15 変異の発⽣時期
図 13

BA.2 の発⽣時期

図 14BA.2 の G614D の発⽣位置

図 15BA.2 の株全体の発⽣位置

BA.1.15 の G614D 発⽣位置

BA.1.15 の株全体の発⽣位置

４．考察

after becoming infected at work - Bulletinof the Atomic Scientists (thebulletin.org)

デルタ株で G614D 復帰変異が多く発⾒[2] Atsushi Tanaka, and Takayuki Miyazawa,

されたミシガン州や、イリノイ州の隣にあ“Unnatural evolutionary processes ofるミズーリ州には SARS-CoV-2 の配列を扱

SARS-CoV-2 variants and possibility ofっている施設があるため、デルタ株

deliberate natural selection”, August 15,（B.1.617.2、AY.103、AY.44）の G614D 変

2023

異はイリノイ州やミシガン州の周辺のDOI:10.5281/zenodo.8361577

SARS-CoV-2 の配列を扱う施設から漏れ出た可能性があると考えられる。

[3] Hideki

Kakeya,andYoshihisa

Matsumoto, “Repeated emergence of
probabilistically and chronologically

５．まとめ
本研究では遺伝⼦データベースに登録された SARS-CoV-2 のデータから G614D 復帰変異の抽出を⾏い、検出数の多かった株

anomalous mutations in SARS-CoV-2
during the COVID-19 pandemic”,
August 4, 2023
DOI:10.5281/zenodo.8216232[4] “NCBI Virus”

について採取⽇時の時系列と場所の位置のhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/labs/viru

分析を⾏った。その結果、デルタ株

s/vssi/#/B.1.617.2 の G614D 復帰変異時期は、同株[5] 宮坂昌之, 変異ウイルスとワクチンの作の流⾏から後れて発⽣していること、デル⽤機序、効果, 公益財団法⼈ ⽇本記者ク

タ 株 と デ ル タ 株 亜 種 (AY.103 、 AY.44) のラブ 2021 年 5 ⽉ 11 ⽇資料

G614D 復帰変異時期のピークは 2021 年 11⽉で⼀致していること、デルタ株の G614D
復帰変異はミシガン州とイリノイ州で多く⾒られることが分かった。
これらのデータは研究所流出の可能性を⽰すものの、研究所流出の直接的な証拠を提供するというものではない。今後は、関係各所の⽴ち⼊り調査などをもとに、研究所流出の可能性を直接検証する必要があると考えられる。

６．参考資料[1] A lab assistant involved in COVID-19
research in Taiwan exposed 110 people