2025-07-08 / 最終更新日時 : 2025-11-05 twist Science Does Not Stop：感染症関連ツール

読み物：H5N1鳥インフルエンザ研究を合成DNAでコントロールする

この数ヶ月、米国のFDA、CDC、USDA、そしてWHOは、米国での牛における高病原性鳥インフルエンザ（HPAI）A/H5N1亜型の流行を密接に追跡しています。HPAI H5N1は長らくパンデミックの可能性があるウイルスと見なされていましたが、これまでのところ人間への持続的な感染は確認されていません1。

ウイルス学および公衆衛生の研究者は、この流行を綿密に研究・監視し、牛の間での拡散を抑え、人間への感染リスクを高める進化的変異に先んじる必要があります。ここでは、H5N1および牛の流行の現在進行中の状況を簡潔に述べるとともに、合成核酸コントロールがどのようにウイルス研究の進展を支援するかについて説明します。

H5N1と進行中の流行

HPAI H5N1亜型が1996年に初めて確認されて以来、多くの研究や監視活動の対象となってきました2。H5N1を含む多くのインフルエンザ株は、主に野生の水鳥やその他の鳥類の宿主から発生し、これらの鳥類がウイルスの主な自然貯蔵庫となっています。これらのウイルスは主に糞口感染後に鳥の腸管内で増殖します。他の鳥インフルエンザウイルスは通常、鳥にほとんど影響を与えませんが、HPAIはこれらの種においてより高い罹患率と死亡率、そしてより顕著な呼吸器感染症を引き起こすことが特徴です。

このウイルスは時折、人間にも感染します。現在のところ、人から人への感染は確認されていませんが、2003年1月から2024年5月までの世界的な記録によると、HPAI H5N1のヒト感染例は約900件あり、致死率は50％を超えています3。

そのため、HPAI H5N1の感染が家畜や伴侶動物に発生すると、研究者や公衆衛生当局は特に注意を払います。

米国におけるH5N1の発生

❝現在のところ、人から人への感染は確認されていません。❞

2022年初頭以降、米国では約10,000羽の野生鳥類でH5N1が検出され、48州で1億羽以上の家禽が影響を受け、大規模な殺処分と経済的負担が発生しました4-6。2024年3月下旬、USDAは初めて複数の州で乳牛におけるHPAI H5N1の発生を報告しました7。7月31日時点で、農業および公衆衛生の研究者は13州の170以上の酪農群から乳牛や牛乳サンプルにおいてH5N1を検出しています8。さらに懸念されるのは、乳牛との接触後に4人がこのウイルスに感染したことで、これはH5N1が哺乳類から人間へ初めて感染した事例として記録されています。この事例は、ウイルスが人間への感染をより容易にする進化的特徴を獲得している可能性を示唆しており、重要な進展です。鳥インフルエンザウイルスが直接人間に感染することはまれですが、人間のインフルエンザ流行は通常、鳥から他の哺乳類へ、そして人間へと感染が広がった後に持続的に発生します9。

H5N1の症状と影響

感染した乳牛では、牛乳の生産量が大幅に減少し、牛乳の色や粘度にも変化が見られます。一部の牛は軽度の呼吸器症状や鼻水も示します10。HPAI H5N1は鳥において高い罹患率と死亡率を伴いますが、乳牛ではまだこれらの症状は確認されていません。ほとんどの乳牛は治療により回復し、殺処分率は2％以下に抑えられており、酪農業への経済的な影響を軽減しています10。

それでも、影響を受けた農場は、乳生産量の減少（約10〜20％）、獣医治療、牛の移動制限、そして消費者の懸念による需要減少の可能性などに伴う経済的損失に直面しています11,12。アメリカ獣医師協会は、2〜3週間で1頭あたり約100～200ドルの経済的影響があると推定しています13。米国には約940万頭の乳牛がいるため、これは大きな経済リスクとなります14。なお、家禽農場への財政的影響も顕著であり、2024年の半ば時点で、H5N1の対策として処分された鳥の数は、2023年全体とほぼ同じ数に達しています6。

人間では、感染した酪農従業員は結膜炎や急性呼吸器感染症に関連する軽度の症状を示しています15,16。しかし、動物での感染例が増えるにつれて、さらなる人間への感染リスクも高まり、それに伴い人間での発生の可能性も増加します。

ウイルスの伝播に関する研究
現在の流行に関しては、まだ解明されていない点がいくつかあります。例えば、この新しいH5N1株がどのように伝播するかはまだ確定していませんが、複数の証拠から、酪農場では牛乳が重要な役割を果たしている可能性が示唆されています。専門家は、搾乳機がウイルス拡散に関与していると疑っています17。感染した牛の乳からは比較的高いウイルス量が検出されており、感染した乳房や乳が搾乳機を汚染し、その搾乳機が牛ごとに消毒されていない可能性があります。現在のところ、乳房間の伝播が主な経路と考えられています18。

❝酪農場への推定経済的影響は、２～３週間で１頭あたり約１００～２００ドルです。❞

しかし、牛のH5N1株は野生の鳥類や家禽に再び感染し、さらに猫や他の哺乳類にも感染しているため、搾乳機とは無関係に一部の伝播が発生している可能性も示唆されています19。

最近の研究では、牛乳から分離されたH5N1が、経口および鼻内接種後にマウスやフェレット（ヒトのインフルエンザ感染を研究するためのモデル生物）に感染することが示されました20。また、牛乳由来のH5N1はヒトの上気道に豊富に存在するインフルエンザ受容体糖鎖に結合することができ、これはヒトへの感染の一般的な前提条件です。この初期研究では、フェレット間での呼吸飛沫伝播が効率的でないことも報告され、CDCのフェレット研究でも、直接接触での効果的な伝播と、呼吸飛沫による弱い伝播が確認されています21。さらに最近のプレプリント研究では、ウイルスを含むエアロゾルによって子牛が感染する可能性が示されています22。しかし、呼吸器からのウイルス排出が少ないことから、これが拡散の主な原因ではない可能性があります。

証拠から、呼吸器飛沫が主な感染源ではない可能性が示唆されています

これらのデータを総合すると、H5N1は現在のところ、空気中に浮遊する飛沫（くしゃみや咳の後に空気中に残るもの）を通じて効率的に広がるわけではないことが示唆されています。しかし、ウイルスがさらに進化することで、呼吸器伝播を強化する変異が蓄積される可能性があります。

このウイルスをより深く理解するためには、どのように拡散するかだけでなく、さまざまな宿主にどのように影響を与えるか、また時間とともにどのように進化するかについて、特にその歴史的な高い致死率を考慮して、さらなる研究が必要です3。H5N1株に関する未解明の問題に答えるためには、研究者が信頼できる実験ツールを用いて、この新しい流行を研究し追跡することが不可欠です。そのためには、核酸増幅検査（NAAT）などの重要な検査方法を検証し、品質を確保するための分子コントロールが重要です。この研究を支援するために、Twist社は定量逆転写PCR（RT-qPCR）、デジタルPCR、他のNAAT形式、次世代シーケンシング（NGS）に対応した完全合成のH5N1コントロールを提供しています。

合成コントロールの利点は？

ウイルスのNAATやNGSには、サンプル中の特定のウイルスを効果的に検出できるかどうかを確認するために陽性コントロールが必要です。また、比較やキャリブレーションの基準として機能し、ウイルス量のような値を決定するための遺伝物質の定量化を可能にします。

これまで、研究者はウイルスを含むことが確認された現実世界のサンプルや培養サンプルから陽性コントロールを調達していました。しかし、これらのサンプルには生きたウイルスが含まれることが多く、取り扱いのリスクが増します。さらに、インフルエンザのようなRNAウイルスは急速に進化します。生きたウイルスに蓄積される変異は、核酸増幅や検査信号、標準化の可能性を制限し、結果の解釈を難しくすることがあります。

🧬 H5N1に対応する包括的ウイルス研究パネルの活用

合成核酸コントロールに加えて、TwistはH5N1を含む3,150種類以上のウイルスと15,000以上の独自株を同時に検出できる包括的ウイルス研究パネルも提供しています。

最近、ベイラー医科大学のAlkekメタゲノミクスおよびマイクロバイオーム研究センターの研究者が主導したグループが、テキサス州の都市の廃水を調査するためにこの包括的ウイルス研究パネルを使用した研究をMedRxivにプレプリントとして発表しました。その後のシーケンシングでは、テキサス州9都市の23監視地点のうち19箇所でH5N1が検出されました23。この結果から、H5N1血清型が季節性インフルエンザよりも優勢になったことが示され、鳥インフルエンザの追跡において、廃水疫学アプローチにおけるパネルの有用性が強調されました。

合成核酸コントロールは、生きたウイルスを含まず、進化することがないため、安全で信頼性の高いツールとしてウイルス学の研究者に提供されます。Twist Bioscienceは独自の核酸合成技術を使用し、NAATを通じてインフルエンザの亜型を判別するために重要なHAおよびNA遺伝子を正確な合成H5N1として陽性コントロールとして提供しています。

合成H5N1コントロールはHAおよびNA遺伝子の99.9％の塩基をカバーしています。確立された製造プロセスを使用して、Twistはエラー率が低い（99％以上の精度）H5N1コントロールをどんな規模でも迅速に生成し、さまざまな形式で研究者に提供できます。また、Twistはウイルスコントロールを簡単にカスタマイズできるため、研究者は新しいウイルス変異株などの変化する特徴に迅速に対応することが可能です。

完全に合成されたコントロールには生きたウイルスの汚染や偶発的な放出のリスクがないため、Twistの合成核酸コントロールはBSL-1レベルの実験室で使用でき、より厳しいBSL要件に伴うインフラやプロセスの障壁を軽減します。

Twistは、世界的なバイオセキュリティのリーダーとして、HPAIの広範で低コストの監視の重要性、検査の精度を確保するための陽性コントロールの力、そして陽性コントロールとして生きたウイルスの移転や使用が引き起こすセキュリティ問題を制限することの重要性を理解しています。HAおよびNAのゲノムセグメントのみを含む合成陽性コントロールを提供することで、研究者はNAATの精度を確保しつつ、バイオセキュリティのリスクを最小限に抑えることができます。

結論

乳牛に広がるH5N1ウイルスは、農業およびパンデミックのリスクを明確に示しています。このウイルスに対する理解を深め、人間の流行に備えるために、迅速かつ大規模な研究が必要です。これらの研究には、規模とスピードを求められる実験が不可欠であり、研究者は安全性と有効性を損なうことなく作業を簡素化する分子コントロールが必要です。Twistの合成核酸コントロールは、H5N1研究において、アッセイの開発と展開を支援する解決策を提供しています。

ウイルス学の研究にコントロールが必要な場合は、Twistの合成ウイルスコントロールをご覧ください。

Twistの合成核酸H5N1コントロールは、研究用のみの利用が可能であり、診断手順には使用できません。

参考文献

  1. Morens, David M, et al. “Many Potential Pathways to Future Pandemic Influenza.”Science Translational Medicine, vol. 15, no. 718, 18 Oct. 2023, https://doi.org/10.1126/scitranslmed.adj2379.
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