COVID-19診断法のブレークスルーを目指すアメリカ版マネーの虎

"Shark tank"というのは何かと思ったら、アメリカ版の『マネーの虎』（どちらが最初か知りませんが）なんですね。このマネーの虎に出資するのは一般投資家ではなく、NIHです。アメリカではCOVID-19の感染拡大に歯止めがかからず、経済活動や文化活動にも計り知れないダメージを与えています。感染拡大抑制が難しいのは、無症状感染者が周囲に感染を広めるためですが、無症状感染者を検出するには検査を行うしかありません。しかし現在行われているRT-PCR検査にはいろいろな問題点があります。責任あるデータを出すのであれば通常の研究室レベルのPCRでは不十分で、然るべき認可を受けた機器や設備、スペースが必要ですし、検査を行う人手や結果が出るまでの時間の問題もあります。ただ単に「PCR検査を1日＊＊万件に増やそう！」という掛け声や気合いで解決できるものではありません。以前にも述べましたが頻度が少なく、いつ感染するかわからないという状況でPCR検査を大量のヒトにランダムに行うのではコストパーフォーマンスが悪すぎるのも大きな問題です。個人的には抗原検査に期待していますが、現在の感度ではまだまだという感じです。
アメリカでは12月までに1日に人口の2%（600万件）程度の検査ができる体制を目標にしているようですが、もちろんそのためには現在の検査法や検査体制では無理で、簡単に精度よくできて、結果が速やかに出て、コストが安いという吉野家の牛丼ののような検査が求められています。
そこでアメリカ政府は15億ドル（1,607億円くらい）の予算をNIHに配分し、COVID-19の検査に関する提案を中心に広くアイデアを募って出資するプロジェクトをスタートさせました。Rapid Acceleration of Diagnostics（RADx） programと名付けられたこのプロジェクトは下記の4つのInitiativeに分かれています（https://www.nih.gov/…/medical-research-i…/radx/radx-programs）。
①RADx－Tech：医療現場での簡易検査や在宅検査の開発、検証、商業化の加速検査法の改善をめざす（5億ドル）。
②RADx–Advanced Technology Platforms (RADx-ATP) ：短期間で迅速なスケールアップや検査場所の拡大と性能アップをめざす（2億3000万ドル）。
②RADx－Radical (RADx-rad) ：従来とは異なる新しい（radicalな）アプローチによる診断をめざす（2億ドル）。
③RADx–Underserved Populations (RADx-UP)：罹患率と死亡率の格差に関連する要因の理解と感染率や死亡率の高い人々への対策をめざす（5億ドル）。
当然研究費をどのようなプロジェクトにどの程度配分するかという采配が重要になってきます。日本でこのようなプロジェクトを立ち上げると、有名な方々や偉い人のお友達にお金をばらまいて成果は？という結果になりそうですが、そのあたりはNIHですので、それこそマネーの虎に出てくるような鬼のように厳しい審査員の評価をくぐり抜ける必要があるのだと思います。是非良い成果が出てほしいものです。
Tromberg BJ et al., Rapid Scaling Up of Covid-19 Diagnostic Testing in the United States — The NIH RADx Initiative. N Eng J Med July 22, 2020 DOI: 10.1056/NEJMsr2022263

どうして縦断データを調べないのでしょうか？

昨日は東京都の新規感染者（ウイルス陽性者）が286人ということで1日の記録更新だそうです。でもこのような1日1日の横断的な数字（検査数によって変わるので日ごとの比較は困難）よりも、本当に知りたいのは、
①2週間前の新規患者の年齢分布と診断時の重症度
②その人々がその後どのような経過をたどったか
というような縦断データなのですが。。 

この調査が一種のコホート調査であると考えれば、ある1時点における横断的なデータでは、調査した人が全体を代表するpopulationであることが担保されないと、結局全体については何も言えません。調査した集団が、例えば東京都全体の人口と年齢分布や性別、生活習慣、職業、併存症などが一致しているのであれば代表集団とみなせますが、極端に言えばすべて20代だったりすると全体の傾向を代表するデータとは言えないからです。

一方で縦断でデータを取れば、少なくとも調べたpopulation（例えば20代の人）で陽性になった後にどのような経過をたどるか（発症する人はどのくらい、入院する人はどのくらい等）ということはわかるわけです。このような事は疫学調査の「基本のキ」なのですが、どうして専門家の方々が誰もそのような指摘をしないのかが不思議です。

リツキシマブ使用関節リウマチ患者はCOVID-19が重症化するかも

日本では適応になっていませんが、リツキシマブRTXを投与していた関節リウマチ患者のCOVID-19患者で2例の死亡例があったというドイツからの報告です。またドイツのNational Registryからは、RTXを使用しているリウマチ性疾患患者がSARS-CoV-2感染症になると67%において入院が必要になったというデータもでているそうです（Hasseli et al, submitted for publication）。無γグロブリン血症（agammaglobulinemia）の患者では必ずしもCOVID-19が重症化しないのに対して、分類不能型免疫不全症（common variable immunodeficiency）の患者では重症化したという他の報告（Quinti I et al., J Allergy Clin Immunol 2020:S0091-6749(20)30557-1）と考え合わせると、必ずしもγグロブリンの濃度やB細胞の減少だけで重症化は説明できないようですが、RTXの使用患者については十分注意をすべきという警鐘を鳴らしています。 

Hendrik Schulze-Koops et al., Increased risk for severe COVID-19 in patients with inflammatory rheumatic diseases treated with rituximab. Ann Rheum Dis. 2020 Jun 26;annrheumdis-2020-218075.

OpenSAFELYを用いたCOVID-19の死亡リスク解析

OpenSAFELYというのはCOVID-19パンデミックに際してイギリスオックスフォード大学の DataLab、London School of Hygiene and Tropical MedicineのEHR group、そして電子カルテ企業がタイアップして作り上げたNHS電子カルテの解析プラットフォームです（https://opensafely.org/）。2400万人の患者情報を匿名化（仮名化）して解析可能としているそうです。今回OpenSAFELYを使用して10,926人のCOVID-19死亡者のデータを解析して死亡リスク因子を解析したという論文がNatureに出ました。男性 (hazard ratio (HR) 1.59, 95% confidence interval (CI) 1.53–1.65); 高齢と貧困、糖尿病、重症の喘息などがリスクとして抽出されました。また黒人および南アジア人が他の条件を調整しても有意に高いリスクを示しました (HR 1.48, 1.30–1.69 and 1.44, 1.32–1.58, respectively)。OpenSAFELYからはこの他にもpre-printとしていくつかの論文が発表されています。結果の斬新さというよりは、このようなプラットフォームを迅速に作り上げて解析を行うというイギリスの機動力に驚かされます。
Williamson EJ et al., OpenSAFELY: factors associated with COVID-19 death in 17 million patients. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2521-4

重症COVID-19においては血中I型インターフェロン濃度が低値である

COVID-19の際立った特徴として、ほとんど症状を示さない患者がいる一方で、一定の割合で超重症化する人がいることが挙げられます。例えば中国からのICU患者についてのデータでは補助換気要あるいは死亡が6.1%、フランスからの報告では死亡率が0.7%とされています。これまでの臨床報告から、高齢者に重症者が多く、糖尿病や高血圧などの併存症を有する患者では重症化しやすいことが知られていますが、50歳以下の若年層や小児でも重症化する患者がいるのも確かです。したがって今後の治療戦略を考える上で重症化のリスク因子の解明が重要ですし、それによって日本人を含むアジア各国で重症者が少ない理由もわかるかもしれません。
この論文で著者らは様々な重症度の患者について、臨床および生物学的データ、免疫細胞の詳細な表現型解析、全血トランスクリプトーム解析および血中サイトカインなどの統合的な解析を行い、I型インターフェロン（IFN）の低値が重症化マーカーになる可能性を明らかにしました。
対象としたのはCOVID-19患者50人（mild to moderate 15人, severe 17人, critical 18人）および対照群18人です。これまでの報告どおり、リンパ球減少は重症度と相関しており、これは主としてNK細胞を含むすべてのT細胞集団（特にCD8+ T細胞）の減少によるものでした。重症患者ではアポトーシスを起こしているT細胞が多いこともリンパ球減少につながっている可能性があります。
I型IFNはIFN-α, βなどウイルス感染で誘導されるIFNの総称で、
(1)ウイルス複製を抑制することで、細胞のウイルス抵抗性を上昇させる
(2)非感染細胞のMHCクラスI分子の発現を増加させ、NK細胞の攻撃から保護する
(3)NK細胞を活性化させてウイルス感染細胞を除去する
などの抗ウイルス作用を有しています（Wikipediaより）。
著者らは教師無しの主成分分析（principal component analysis, PCA）から、重症患者（principal component 1, PC1）では末梢血において炎症および自然免疫反応に関連した遺伝子発現が上昇しており、軽症から中等症患者（PC2）ではI型、II型IFN反応に関係した遺伝子発現が増加していることを見出しました。通常ウイルス感染によって誘導されるIFN-β mRNA発現は全ての患者で認められず、血清においてもIFN-βは検出されませんでした。また血清INF-α2レベルは重症患者で低値で、重症度と反比例していました。一方血球細胞のIFN-α反応性は重症患者でも低下していませんでした。
血球におけるIL-6やTNF-αなどの炎症性サイトカインのmRNA発現は上昇していませんでしたが、これらの血中濃度は上昇していました。すなわちこれらのサイトカインは、損傷を受けた肺や血管内皮細胞によって産生されると考えられました。
重症患者では血球細胞においてNF-κB経路に関連する遺伝子が上昇しており、これはウイルスRNAなどのpathogen-associated molecular patterns（PAMPs）、そして壊死組織などから放出されるdamage-associated molecular patterns（DAMPs）に対する自然免疫反応によるものと考えられました。
ケモカインなどの挙動から、炎症反応の亢進は好中球や単球などの自然免疫細胞の局所への遊走に関連しており、これがさらに局所のダメージを増悪させると考えられました。
以上のことから、ウイルス感染に伴って通常生じるINF-β誘導の欠如、そして重症患者におけるIFN-α低値、そしてTNF-αやIL-6増加→NF-κB活性化によって生じる炎症反応増悪がCOVID-19患者の特徴であると考えられ、これはインフルエンザウイルス感染などと大きく異なる点です。同様の結果はBenjamin tenOeveらのグループも最近報告していおり（Cell. 2020 May 28;181(5):1036-1045）、SARS-CoV-2は何らかのメカニズムでI型IFN上昇反応を低下させていると考えられます。また併存症の存在や遺伝的要因によってI型IFN反応が低下している可能性もあります。INF-αに対する反応自体は正常な場合が多く、INF-αの血中濃度低下が臨床的重症化に先立つという知見も得られていることから、ウイルス感染に伴うI型IFN上昇反応が弱い患者（重症化が予測される患者）においては、早期のIFN補充が重症化抑制に有用であろうと期待されます。Meredith Wadmanは「感染前に投与するのが最も有効」なんてことを書いてますが（Science 10 Jul 2020:Vol. 369, Issue 6500, pp. 125-126）、副作用や価格を考えればさすがに無理ですよね。。

Jérôme Hadjadj et al., Impaired type I interferon activity and inflammatory responses in severe COVID-19 patients. Science  13 Jul 2020: eabc6027 DOI: 10.1126/science.abc6027