ACQUAã®ããã12æ19æ¥äºåã ã¼ãã¼
目次:
進化は通常非常に遅く、見るのに数千から数百万年かかる変化のプロセスです。
しかし、インフルエンザの場合、進化は急速であり、そして致命的です。インフルエンザウイルスは急速に変化して体の防御から逃れます。数年ごとに、インフルエンザの新たな亜種が出現し、世界中で流行を引き起こしています。
インフルエンザの拡大を抑制することは、この進行中の進化に対処することを意味します。毎年、世界保健機関（WHO）の専門家は、どのインフルエンザ株を年次ワクチンに含めるかを選択するために、ウイルスがどのように変化するかについて最善の推測をしなければなりません。
この作業は困難で不確実であり、間違いは本当の結果をもたらします。世界中で、インフルエンザは毎年数百万人に感染し、何十万もの死を引き起こしています。予測が失敗し、インフルエンザの予防接種が循環株と大きく異なる場合、年々感染を受けやすい人々が増えています。
過去数年間で、ゲノムシークエンシングの進歩は、個々の感染の奥深くで、ウイルスの進化の始まりに光を当て始めました。私たちは、インフルエンザのために、この情報が将来の世界的な進化の傾向の初期の一瞥を与えるかもしれないかどうか疑問に思いました。
一人のインフルエンザ感染が、世界中でウイルスがどのように変化するのかについて私たちに何を教えてくれるでしょうか。結局のところ、驚くべき量です。
感染の奥深くを見る
インフルエンザの進化のあらゆるステップは間違いから始まります。ウイルスが感染した人の中に自分自身をコピーすると、それらは時々変異し、彼らの遺伝的青写真に小さな変化を生み出します。
ほとんどの突然変異はウイルスに有害です。なぜならそれらは機能するのに必要な機構を破壊するからです。しかし、多くの場合、変異型ウイルスは生き残り、さらには繁栄します。ウイルスは人間の免疫システムと猫と猫の絶え間ないゲームをします。時々、変異型ウイルスは体の通知から逃れるのにちょうど異なるかもしれません。
この種の利点を持つ変異型ウイルスは急速に増殖し感染を支配するようになります。最終的には、それは人から人へと広がることさえあり、そこから世界中に広がり始めます。
最近、人体内でウイルスがどのように変化したかを追跡するのが簡単になりました。安価で容易にヒトゲノムの配列を決定することを可能にしたのと同じ進歩が、ウイルスの研究方法を変えています。単一のヒトゲノムを配列決定する費用のために、我々は、感染全体を通して何千ものウイルスを配列決定して、それらが発生したときの新しい突然変異を追跡することができる。
これらの突然変異は、ウイルスが人体内の困難な環境にどのように反応するかを示しています。 HIVでは、感染が長年または数十年も続くことがよくありますが、ひとりの人でも、進化はかなりのものになる可能性があります。特に、ウイルスはしばしば抗ウイルス治療に反応して薬剤耐性を進化させる。
4回の長期感染におけるインフルエンザ発生の追跡
我々は最近、数ヶ月続いているインフルエンザ感染を持っていた4人の癌患者におけるウイルスの進化を追跡しました。ほとんどのインフルエンザ感染は約1週間続くため、起こりうる変化の量が制限されます。しかし、免疫システムが弱い患者では、感染症は長期間続くことがあり、重篤な影響があります。
これらの長い感染の間にインフルエンザはどのように変化しましたか？感染の間の異なる時期からウイルスを配列決定しそしてそれらのゲノムを比較することにより、我々は新しい突然変異を同定しそしてそれらの運命を追跡することができた。
進化はほんの数週間で機能しました。 1つの明確な例はタミフルへの抵抗でした。私たちが研究した患者は、感染を抑えるために薬を服用していました。しかし、以前の研究と同様に、薬剤耐性変異を有するウイルスがついに出現しました。これらの突然変異は、感染がそれほど長く続いた理由を部分的に説明するかもしれません。
私たちが見た唯一の進化的変化は薬剤耐性変異ではありませんでした。相互にわずかに異なる、わずか12ダースの変異型ウイルスが、一人の人間の中で同時に競合することがあります。
これらの競合するウイルスは進化を複雑な問題にしました。ある週に広がり始めた突然変異は、時には絶滅するでしょう。おそらく、それはさらに良い突然変異によって打ち負かされました。
患者が互いに感染していないと判断できたとしても、場合によっては、異なる患者からのウイルスにまったく同じ突然変異が見つかったことがあります。偶然のためにそのような類似性が起こると私たちは期待することはめったにありません。ウイルスは、進化論的な課題に対応して同様の適応を狙っている可能性があります。これらの変異の中には、ウイルスが免疫系を回避するのを助け、他の研究を反映しているものがあるかもしれません。
未来を予測する
さらに、これらの患者の多くの突然変異は、後で世界中に広がる突然変異と一致しました。ウイルスが宿主細胞に侵入するのを助けるインフルエンザの外被の急増で、我々の研究では4人の患者のうち3人に突然変異N225Dが現れました。患者が感染してから約8年後の2015年までに、世界中のほとんどのインフルエンザウイルスがまったく同じ変化を遂げました。
私たちにとって、これは予想外でした。進化はトレードオフでいっぱいです、そして、人々の中でインフルエンザが適応するのを助けるいくつかの突然変異は人から人へのその伝播を遅らせるかもしれません。また、そのような異常に長いインフルエンザ感染の進化が世界中の変化のパターンと一致するかどうかもわからなかった。
しかし私たちの研究では、個々の人々のインフルエンザの進化は世界中の進化と驚くほどの類似点を示しました。ほんの数人の個人で、いくつかの世界的な進化の傾向についてのヒントを見ることができました。
技術が向上し続けるにつれて、私たちが行ったように、インフルエンザ感染の内部を深く調べることがより簡単になります。 WHOラボでは、毎年何千人もの人々からインフルエンザの流行をモニターするためにインフルエンザ株の配列を調べています。研究者たちは突然変異が個々の人々の中で最初に起こるときに私たちが突然変異を捕らえることを可能にする方法でますます多くの株を配列決定しています。
これら何千もの感染症のそれぞれは、別々の進化的実験のようなものです。異なる感染症に現れる突然変異を比較することによって、我々は進化の可能性と制約の感覚を得るかもしれません。
どこかで、この種の情報はインフルエンザの進行を予測するのに役立つかもしれません。少なくとも今のところ、それは私たち一人一人の中で起こる進化の動的過程のいくつかを明らかにしています。
この記事はもともとKatherine XueとJesse BloomによるThe Conversationに掲載されました。ここで元の記事を読んでください。