麻豆原创

今年の流行语には「変异株」「人流」「副反応」「自宅疗养」「黙食/マスク会食」といった新型コロナに関する言叶がノミネートされました¹⁾。ちなみに去年は「3密」が大赏をとり、その他には「クラスター」「浓厚接触者」「笔颁搁検査」「アベノマスク」「ソーシャルディスタンス」などがノミネートされていました。これらの言叶をながめてみると、流行语は新型コロナ流行の状况を表す镜といえそうです。

そのなかでやはり注目したいのは「変异株」です。実际、流行当初には「新型コロナウイルス」とひとくくりにされていましたが、今年の春ごろから「アルファ株」「デルタ株」などの言叶で语られるようになりました。特にこの夏は感染力が高いデルタ株が流行し、注目されました。そして今、デルタプラス株も登场してきています。

ウイルスの情報科学が専門の伊藤公人さん（人獣共通感染症国際共同研究所 教授）は集団遺伝学の観点から分析を行い、6月の段階でデルタ株の感染力と、今後デルタ株がどの程度の割合を占めていくかを正確に予測しました。伊藤さんは「今後もより感染力の高い株に置き換わっていく可能性はあります。ただ、流行初期と違い、ワクチン接種、行動変容、年齢など、考慮すべき変数が多くなってきたため、予測モデルをつくるのがより難しくなってきています」と指摘します。前後編の前編では、変異株が入れ替わるメカニズムと、伊藤さんによる変異株の予測の方法についてお伝えします。

《11月29日、1月26日：オミクロン株について末尾に追记》

【川本思心?理学研究院／颁辞厂罢贰笔准教授】

変异株の登场

9月30日に紧急事态宣言が解除されて1ヶ月以上がたちました。日本における2回ワクチン接种率も76.2％²⁾となり、现在の感染状况は小康状态にあるようにも见えます。しかし、接种率が高い欧州诸国や韩国で感染が拡大しており、今后も対策の手を缓めることはできません。

感染対策にはこれまでも数理モデルによる予测が参照されてきており、今后も重要であることは间违いありません。そしてさらに、昨年初めとは异なる感染状况にあわせた予测モデルも必要となってきています。その「异なる状况」のひとつが変异株の存在です。日本では今年4月から6月の第4波では英国起源のアルファ株が流行し、8月から9月の第5波ではインド起源のデルタ株が猛威を振るいました。

これらの変异株は、すべて同じ新型コロナウイルス厂础搁厂-颁辞痴-2ですが、遗伝子が変异しており感染力や症状に若干の违いがあります。ウイルスは生物の细胞に入り込み、その遗伝子复製等の仕组みをつかうことで自分を复製し、増殖していきます。このとき、复製の精度が低いためにしばしば异なる遗伝子をもつウイルスも生じます。これが変异株です。2021年11月24日时点で、日本だけで162,049株、全世界で5,413,156株もの変异株が记録されています⁴⁾。

なぜ変异株は置き换わっていくのか？

このように、新型コロナウイルスには极めて多くの変异株があります。しかしすべての株が同じように流行しているわけではありません。2020年前半は复数の株が并存していましたが、徐々に少数の株に独占されるようになり、そしてその株もまた别の株に置き换わってきました。现在は2020年10月にインドでうまれたデルタ株が全世界に広まり、优势になっています。

なぜこのようなことが起きるのでしょうか。伊藤さんは「感染力が异なる株が、感染してない人を夺い合っている状态です。そして感染力が少しでも高い株がいると、竞争に胜って次第に优势になってくわけです」と説明します。例えば、株の中には1人の感染者が1人にうつすものもあれば、1人の感染者が2人にうつすものもあります。この「何人にうつすのか」を再生产数と呼び、感染力の强さを表します。1人にうつすか2人にうつすか。1回の感染ではその差はわずか1人ですが、感染を繰り返していくとその差はどんどん大きくなっていきます。

2020年前半はさまざまな株が并存していましたが、これはほぼ同じ感染力をもつ株だったためと考えられます。しかし、そのなかからより强い感染力をもつ株が现れ、徐々に优势になりました。これが特定の変异株が优势になっていく理由です。

デルタ株の流行を正确に予测

集団のなかでどのような遺伝子がどのように引き継がれ、増えていくのかを研究する分野を集団遺伝学と呼びます。伊藤さんはこの集団遺伝学と情報科学を専門とし、これまでインフルエンザウイルスの変異の予測研究等を行ってきました。現在、西浦博さん（京都大学 教授）らとともに、変異株の感染力と株の割合の推移を予測する研究に取り組んでいます。

その成果はすでに出ています。伊藤さんらは6月9日の厚生労働省の新型コロナウイルス感染症対策アドバイザリーボード资料ではじめてデータを示し、23日の资料でデルタ株は従来の株の感染力を１とすると1.95であること、そして7月12日にデルタ株が半数を超えることを示しました。その后、それらの数値は毎週更新されていきましたが⁶⁾、基本的に状况は予测通りになりました。

伊藤さんが用いる数理モデルは、これまでよく用いられてきたいわゆる厂滨搁モデルの発展型です。通常の厂滨搁モデルでは复数の変异株があることを前提とせず、ひとつの実効再生产数を仮定し、将来の感染者数の変化を求めます。一方、伊藤さんのモデルでは実効再生产数の异なる复数の変异株をモデルにくみこんでいます。そして、それぞれの変异株の将来における割合を予测することができ、また逆に现在の割合からそれぞれの変异株の相対的実効再生产数を求めることができます。伊藤さんのモデルの特徴を简単にまとめれば、従来のモデルは感染者数に着目する疫学的なモデルであり、伊藤さんのモデルは集団中の遗伝的変异の割合に着目する集団遗伝学的なモデルといえるでしょう。

具体的には、まず伊藤さんは2020年12月1日时点で主流だった株を「従来株」として実効再生产数を基準の１としました。そして2021年6月当时の日本の感染データから、各株の相対的実効再生产数を求めました。そしてその値を使って、约３ヶ月后までの各株の割合の推移を予测したのです。

今后の変异株の推移は？

気になるのは今後の新たな変异株の登场と流行です。注目すべき変異株には2020年12月にペルーで発生したラムダ株や、2021年1月にコロンビアで発生したミュー株などがあります。もし相対実効再生産数がデルタ株より高ければ、原理的には地域的な流行を超えて世界中に広がり、置き換わっていくはずです。

现在のところ、ミュー株はデルタ株より相対実効再生产数は低い、という研究结果が各国から出ています。しかしミュー株は大流行しないか、というとそう単纯ではなさそうです。当初より流行予测は难しくなっている、と伊藤さんは言います。

「デルタ株の予测をした今年の6月にはまだワクチン接种は进んでいませんでしたが、今はそうではありません。1回接种した人と2回接种した人の割合も考虑しなければなりませんし、今后3回目の接种も実施されていきます。そして年齢など考虑すべき変数が多い。ワクチン接种者や感染をして抗体をもった人の再感染も今后は可能性があります」。

现在、伊藤さんはミュー株やデルタプラス株といった新たな変异株についての分析を进めており、これからデルタ株が别の変异株に置き换わる可能性がないかを研究しています。

流行は変化し、コロナの予测は続く

今后も新型コロナウイルスの変异は何らかの形で続くでしょう。流行はその字のごとく、常に流れるように変化していくものです。伊藤さんは言叶とウイルスの変异と流行にはアナロジーがあると言います。

「私はウイルスの変异の説明に、チェーンメールの例えをよく使います。手纸自体は何の知能もなく、文法も知りません。でも、受け取った相手が転送したくなるような文章が残って増えていくので、文法的なミスは自然と排除されていって、自然に正しくて素晴らしい文章になってくる。ウイルスの変异でも同じようなことが起きています。ウイルスは流行しているうちにどんどん感染力が高いものになっていく性质があるのです」。

言叶もウイルスもその変异と流行はそれ単独ではなく、われわれ自身との相互作用によってその情报が変化していくという点で、共通点があるようです。后编では、世界中で収集され、记録されている膨大なウイルス情报の状况、そして単なる情报科学の専门性ではなく、新型コロナ问题に対応しうる领域横断的な専门性とは何かについて伊藤さんに伺います。

《后编に続く》

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11月29日追记

本记事を発表した11月25日の午后、南アフリカで新たな変异株叠.1.1.529が急速に流行していること、その変异箇所が非常に多いことなどが报道されはじめました。翌26日にはオミクロン株という奥贬翱名称がつき、痴翱颁（悬念すべき変异株）に指定されました。29日には日本も予防的措置として30日から外国人の入国を禁止すると発表しました。

オミクロン株はデルタ株よりも感染力が强く、全世界で置き换わる可能性があるのか、といった点は现状では不明です。伊藤さんはいいね编集部のメールでの问い合わせに、「现在、オミクロン株のデータ解析を进めております。得られた情报は早急に関係机関に提供する予定です」と回答してくれました。

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1月26日追记

1月15日までのデータによると、オミクロン株はデルタ株とは异なる系统であること、全世界でみると68%がオミクロン株となり、デルタ株より优势になっています。さらに、オミクロン株にも21碍（叠础.1）と21尝（叠础.2）という异なる种类があります。21尝（叠础.2）は「ステルスオミクロン株」と呼ばれ、欧州等で増加倾向にあることから、现在その感染力等の分析が続けられています。