河岡義裕・東京大学医科学研究所教授

　WHO（世界保健機関）が2020年3月11日に新型コロナウイルスのパンデミックを宣言してから、1年が経ちました。この間、各国の研究機関や製薬会社がワクチンの開発に挑み、かつてないスピードで数種類のワクチンが完成に至りました。
　日本政府は国外の製薬会社3社と契約を結び、すべての日本人が接種できる数のワクチンを確保して、すでに医療従事者への先行接種を始めています。日本に供給されるワクチンはどういうものか、国内ワクチンの開発はどこまで進んでいるのか。今回はそれについてお話ししますが、その前に、そもそもワクチンとはどういうものなのか、そこから始めたいと思います。

そもそもワクチンとはどんなものか

　ワクチンとは、感染症の発症や悪化を防ぐ医薬品です。我々の体には、病原体となるウイルスや細菌などの異物（抗原）の侵入を防ぐ「自然免疫」という先天的な防御システムが組み込まれています。自然免疫をすり抜けて病原体が体内に入ってきた場合、それを異物として記憶することで、次に同じ異物が入ろうとするとき、「獲得免疫」という後天的な防御システムが作動し、異物を排除する物質（抗体）をつくるなどして侵入を阻止します。この働きを利用し、毒性を弱めたり失わせたりした病原体をワクチン（免疫原。免疫をつくるもと）として体内に入れ、防御システムをつくらせるのが、ワクチンによる感染症予防の基本です。
　ワクチンの第1号は致死率の高い天然痘を予防する「種痘」で、1796年に英国の医師、エドワード・ジェンナーが開発しました。ジェンナーによるワクチンは、ヒトの天然痘によく似た病気をウシにもたらす牛痘ウイルスを弱毒化したものです。
　その後、ジェンナーの手法が発展し、コレラ、ペスト、狂犬病など、細菌やウイルスによる感染症に対抗するワクチンがつぎつぎと開発されました。現在は、病原体となる細菌やウイルスを使用する従来型のワクチンだけではなく、さらに進歩した新しいワクチンも開発されています。

ワクチンの種類

　2020年まで、世界中で利用されているワクチンは大きく3つに分類されていました。新しいワクチンについても以前から研究されていましたが、新型コロナウイルスの出現で開発が一気に進み、ワクチンの種類がさらに追加されたのです。新しいものを含めて、現在実際に活用されているワクチンをごく簡単に説明します。

【生ワクチン】
　生ワクチンとは細菌やウイルスを「生かしたまま」、病原性 を弱めてワクチンとして利用するものです。ワクチンとして投与された病原体はまだ生きているので体内で増殖し、これに反応して抗体などがつくられます。言わばワクチンの原型で、結核を予防するBCGワクチンや風疹ワクチン、ロタワクチンなどがあります。

【不活化ワクチン】
「不活化」とは本来の働きを失わせる作用です。細菌やウイルスから毒性や感染性を除いてワクチンにします。生ワクチンと違い、投与された病原体は生きていないので増殖しません。インフルエンザや肝炎、日本脳炎などの予防に、不活化ワクチンが活用されています。

【サブユニットワクチン】
　生ワクチン、不活化ワクチンの技術をさらに発展させたのが、サブユニットワクチンです。細菌やウイルスの一部を酵母などで人工的に合成して投与するもので、帯状疱疹などの予防に使われています。

【mRNA（メッセンジャーRNA）ワクチン】
　新型コロナウイルスのワクチンとして新たに開発されたのが、mRNA（メッセンジャーRNA）ワクチンです。mRNAとは、細胞内のDNAが持つ遺伝情報をコピーしてタンパク質をつくる物質で、いわばタンパク質の「設計図」です。ウイルスのタンパク質の一部だけをつくる設計図として加工したmRNAを投与すると、体内で目的のタンパク質がつくられ、それに反応した免疫システムが抗体をつくるという仕組みです。

【ウイルスベクターワクチン】
　ウイルスベクターワクチンとは、ウイルス感染症を別のウイルスで防ごうというものです。ベクター（運び屋）として使われるウイルス（ウイルスベクター）は、予防対象とは別のウイルスです。このウイルスを無毒化したうえで、予防対象となるウイルスのタンパク質の一部をつくる遺伝情報を組み入れて運ばせます。ベクターとなったウイルスに感染した細胞は、目的のタンパク質を合成し、体内ではそれに対する抗体がつくられます。新型コロナ用のワクチンが登場する少し前、エボラのウイルスベクターワクチンが開発され、承認されました。

日本で接種できる3種類の新型コロナワクチン

　21年3月現在、日本政府が契約したワクチンは、ファイザー社（米国）、モデルナ社（米国）、アストラゼネカ社（英国）製の3製品で、前者2つはmRNAワクチン、後者はウイルスベクターワクチンです。いずれも、従来のように免疫原を体の外でつくって投与するのではなく、体内でつくらせようというコンセプトで開発されています。mRNAワクチンは人類が初めて接種するワクチンで、ウイルスベクターワクチンも新しいタイプのワクチンですので、その仕組みについて少し詳しくお話ししましょう。
　体内に入ったウイルスは細胞内に侵入して増殖し、病気を発症させます。これが「感染」ですから、細胞内へのウイルス侵入を防御できれば、感染が避けられるわけです。
　新型コロナウイルスの場合、スパイクと呼ばれる外側の突起を利用して細胞内に入ります。スパイクを構成する「S（spike）タンパク質」が、細胞の表面にある「受容体」に結合することで、ウイルス本体が細胞内に侵入するのです。Sタンパク質が「鍵」、受容体が「鍵穴」と考えると分かりやすいと思います。なお、Sタンパク質単体には、毒性や感染性はありません。

　先ほどお伝えしたようにmRNAはタンパク質をつくる物質です。その性質を利用して、Sタンパク質だけを合成するように加工したmRNAを使っているのがmRNAワクチンです。これを接種すると細胞内でmRNAがSタンパク質を合成しはじめ、それに呼応して体がSタンパク質を排除する抗体をつくります。抗体はSタンパク質に作用して、受容体との結合を妨害します。いつか本物の新型コロナウイルスが体内に入ってきたとしても、抗体はウイルス表面のSタンパク質に同じように作用するので、ウイルス本体は細胞に侵入できなくなり、感染を阻止できるのです。
　mRNA自体は1950年代に発見され、1980年代に人工合成ができるようになりました。ワクチンや病気の治療に使う研究は2010年代から行われ、それを完成させたのがモデルナ社とファイザー社です。mRNAはひじょうに壊れやすく、それだけを体内に入れるとすぐ壊れてしまうため、脂質の膜内に閉じ込めて体内投与します。モデルナ、ファイザー両社のワクチンはどちらも超低温管理が必要ですが、その管理温度が異なるのは、脂質の膜の違いによるものです。副反応も、脂質によって変わります。逆に言えば、人体への負担が少なく、管理しやすい適切な脂質の膜を探しだし、それをうまく加工することがmRNAワクチン開発のキーポイントと言えます。