サイエンス

新型コロナ治療薬「レムデシビル」が機能する仕組みを分かりやすく説明するとこんな感じ


新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の治療薬としてエボラ治療薬のレムデシビルが有効であるとみられており、アメリカでは2020年6月29日に先進国政府向けの価格を患者1人につき2340ドル(約25万円)に設定したと発表されました。しかし、科学系ライターのブルース・ゴールドマン氏は「レムデシビルは究極のコロナウイルスキラーではない」と述べ、薬が作用する仕組みとその限界について解説しています。

How remdesivir works, and why it's not the ultimate coronavirus killer - Scope
https://scopeblog.stanford.edu/2020/06/29/how-remdesivir-works-and-why-its-not-the-ultimate-coronavirus-killer/

ウイルスは宿主の細胞の中で自己複製しながら増殖しますが、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)はその過程で人体内のエンドソームと呼ばれる生体膜からなる小胞に入りこみます。エンドソーム内のSARS-CoV-2はウイルス膜に包まれた状態ですが、細胞膜と融合することでその内容物を細胞質基質内に流出させます。内容物の中にはウイルスのゲノムが含まれており、ウイルスは細胞膜内で同一の遺伝子を持つ数千のゲノムを作り出し、最終的には細胞膜を爆発させて、より多くの細胞に感染することで増殖を繰り返します。


ウイルスは1本のRNAを複製していきますが、この方法には主に「完全な複製を行う方法」と「複数の部分的複製をする方法」という2つがあります。前者は感染を広めるウイルスそのものの種となりますが、後者はリボソームという細胞のタンパク質を製造する構造に対しウイルスの製造方法を伝えるための断片となります。

いずれの方法でもウイルスが複製を行うためにはポリメラーゼという、遺伝物質のコピー機として機能するタンパク質が必要です。全ての生物はDNAベースのゲノムを複製し、リボソームが読めるように遺伝子をRNAベースの説明書に書き直すためにポリメラーゼを必要とします。

一方、SARS-CoV-2のゲノムはRNAでできているため、既にリボソームに親和性がある状態です。このためDNAをRNAに書きかえる必要はないのですが、RNAを元にRNAを複製する必要があり、SARS-CoV-2はそのためのポリメラーゼを欠いています。ただしSARS-CoV-2のゲノムはRNA複製ポリメラーゼの遺伝子コード自体は有しており、リボソームを捕まえることができれば、このコードから実際に機能するポリメラーゼを作り出すことは可能。このため、ウイルスは1000万ものリボソームを持つ細胞内に入りこむわけです。


ウイルスがポリメラーゼを作り出せるようになると、ウイルスの完全コピーが複数生み出せるだけでなく、製造方法を伝える断片も増加します。この断片はリボソームに対し、ウイルスを複製するためのタンパク質を作り出すよう命令します。

新たに製造されたタンパク質には多くのポリメラーゼが含まれ、SARS-CoV-2ゲノムに多くのポリメラーゼが繰り返し与えられます。これにより、ウイルスがもともと持っていたRNAを無数に複製することが可能になります。

ただウイルスが作るポリメラーゼは、人間の細胞が作り出すポリメラーゼよりもずさんな作りだそうです。このため、作り出されるRNAコピーには多くのエラーや変異がみられるとのこと。SARS-CoV-2を含むコロナウイルスは上記のエラーを正すタンパク質を持っており、RNAシーケンスの間違っている化学ユニットを切断して正しいものを挿入するそうです。


この仕組みを利用した抗ウイルス薬がレムデシビルです。レムデシビルは、エラー訂正を行う「正しい化学ユニット」を装い、RNAシーケンスに組み込まれます。レムデシビルが挿入されたRNAコピーはポリメラーゼの生成を失速させたり、欠陥のあるポリメラーゼを作りだしたりします。一方で、レムデシビルは人間の細胞が作り出すポリメラーゼには影響しません。

欠陥のあるRNAコピーでSARS-CoV-2はうまく増殖することができず、細胞膜を破裂させて外に飛び出すこともないので、最終的にウイルスが使命を果たせずに患者は回復します。ただし、レムデシビルの手を逃れたコピーは細胞の外に出て他の細胞に感染を広げることが可能なので、レムデシビルも「完璧な薬」とはいえないわけです。

なお、ウイルスのエラー訂正を行うタンパク質を阻害する薬はまだ発見されていませんが、このような薬と併用することで、レムデシビルはさらに効力を上げることができると考えられてます。

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in サイエンス, Posted by logq_fa

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