SARS-CoV-2スパイク蛋白質の自然免疫系への影響： 総説
モニタリングエディター アレクサンダー・ムアチェヴィッチ、ジョン・R・アドラー
AnneliseBocquet-Garçon1
概要
スパイクタンパク質は、アンジオテンシン変換酵素2（ACE2）を含む複数の受容体に結合することにより、
重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の感染を可能にする。
科学的研究はまた、スパイクがコロナウイルス疾患2019（COVID-19）の重症型、
「長距離COVID疾患」-「長期のCOVID症候群」あるいは「SARS-CoV-2感染の急性後遺症」（PACS）としても知られている-、
あるいは最近では、脂質ナノ粒子-メッセンジャーリボ核酸（mRNA）ワクチンあるいは他の抗COVID19製品に対する
有害反応に関与していることを示している。
特にスパイクのサブユニット1（S1）内には多数の変異があり、抗体による中和を妨げているが、より一般的には、ウイルスは免疫系の監視、特にI型インターフェロン（IFN-I）を回避するための戦略を数多く開発している。
一方、「サイトカインストーム」と名付けられた「炎症亢進」状態が始まる。
しかしながら、スパイクタンパク質は免疫逃避機構においてどのような役割を果たしているのだろうか？
その炎症活性はIFN-Iに影響を与えるのだろうか？
スパイクはIFN-Iをブロックするのか、それともウイルスの利益のためにハイジャックするのか？
その他の潜在的な影響とは？
本稿は、Spikeタンパク質が自然免疫系とそのエフェクターに及ぼす影響について、
分子レベルでの最新かつ一般的な概要を提供するために書かれた。
Impact of the SARS-CoV-2 Spike Protein on the Innate Immune System: A Review
— 星の生まれる丘から (@don_ramiro10) April 13, 2024
『SARS-CoV-2スパイクタンパク質の自然免疫システムへの影響：総説』より
【上記のデータについての解釈と考察】および【結論】までの要約https://t.co/FdemXoSzN7
Impact of the SARS-CoV-2 Spike Protein on the Innate Immune System: A Review
『SARS-CoV-2スパイクタンパク質の自然免疫システムへの影響：総説』より
【上記のデータについての解釈と考察】および【結論】までの要約
【上記のデータについての解釈と考察】
『提示された全データの概要図』
1. TLR4/MDA5-1型インターフェロン（ISG）-ACE2/スパイク-アンジオテンシンII-増幅ループとしてのTLR4。
2. Notchを介したMiR-148a誘導は、潜在的なIFN-1調節不全につながる。
3. PANoptosisにおけるISG15の関与。
4. IL-10を介したHLA-G発現誘導とmiR-148a発現減少による寛容活性の発達は、NRP-1発現を促進する可能性がある。
5. miR-200c発現の結果も示されている。
6. スパイクタンパク質の分子間相互作用の可能性をクエスチョンマークで表している。
声明： 原図：Annelise Bocquet-Garçon, PhD
この図は、スパイクタンパク質が寛容活性と炎症活性の両方を発現できることを示している。
実際には、LPSの存在下または非存在下でTLR4とTLR2が活性化されるかどうかにすべてがかかっている。
LPSの存在下では、TRIF/TRAMの活性化とMDA5の活性化が組み合わされ、IFN-I応答と、上で詳述した増幅ループ、
すなわち「TLR4-IFN I (ISG)-ACE2/Spike-angensiotensin II-TLR4」ループが誘導される。
注意点として、スパイクタンパク質単独では非正規TLR4経路を活性化しないことが示されている。
I型IFN応答は、ISG95が（NF-kBレベルを上昇させながら）ACE2の発現を誘導し、マクロファージや末梢血免疫細胞のように、本来はウイルスがアクセスできなかったかもしれない細胞への感染を可能にするため、さらに有害になる可能性がある。
I型IFN応答によるもう一つの潜在的な有害作用は、ISG15を介したACE2の切断型（dACE2）の産生である。
このdACE2は、スパイクタンパク質、特に新しいオミクロン系統の変異体と結合し、ATIRまたはAVPR1Bレセプターを介してエンドサイトーシスを誘導するのだろうか。
この疑問は、以前から科学者の興味をそそるものであった。
さらに、分泌されたISG15はNKによってIFN-γを誘導することができる。
この産生は、アンジオテンシンII/AT1R軸の過剰活性化によって誘導される産生と一致しているかもしれない。
従って、I型IFN応答は、IFN-γ/TNF-αの組み合わせによって引き起こされる現象であるPANoptosisに関与し、潜在的なリンパ球減少をもたらす可能性がある。
次に、炎症プロセスはIL-6の産生を引き起こし、NotchとmiR-148aの合成を活性化する。
miR-148aはIRF-9をターゲットにして、ミクログリア細胞のレベルを低下させる。
その結果、CNSの免疫恒常性の重要な担い手であるこれらのマクロファージは、有害なM1表現型となる。
しかしながら、最も重要なことは、IRF-9の枯渇が、I型IFN応答制御に関与する2つの分子であるISG15とUSP18の発現を障害することである。
インターフェロンに対する過剰応答はインターフェロン障害を引き起こすことが知られている。興味深いことに、SARS-CoV-2は、胎児や新生児、特にI型IFNが関与している可能性のある中枢神経系の発達に深刻な影響を及ぼす「Toxoplasma gondii, other agents, Rubella, Cytomegalovirus, herpes simplex」 (TORCH)病原体グループに加わる可能性がある。
さらに、IRF-9の破壊は、p53の障害とNF-kB/p53関係の不均衡を引き起こす可能性がある。
NF-κBとp53の両方が、murine double minute-2（MDM2：マウス二重微小染色体がん遺伝子。p53の活動を抑制的に調節するタンパク質）の発現を誘導し、 互いを阻害することで、両者の生物学的活性の間に均衡が生まれることが証明された。加えて、SIRT1の発現はp53を抑制し、この遺伝子はIRF-9によって制御されている。従って、IRF-9の枯渇はNF-kB活性を亢進させ、p53の遮断を介して炎症亢進状態が出現する可能性がある。
このような観点から、p53とスパイクの相互作用を集中的に調べる必要がある。SARS-CoV-2とそのタンパク質がNF-KB/p53のクロストークに与える影響については、Milaniの研究チームによってすでに十分に検討されているが、これらのメカニズムにおけるスパイクタンパク質の役割についてはまだ不明である。
注目すべきは、ポリフェノールのようないくつかの化合物がp53レベルをアップレギュレートし、このように抗炎症活性を示すことである。 興味深いことに、miR-200cの発現はp53活性と関連している可能性があり、Abdolahiらによる解析は興味深い。
彼らは、炎症状態に特徴的なIL-6量の上昇を伴って入院したCOVID-19患者において、miR-200cレベルの有意な減少を示した。これらの所見は、p53の機能障害を示しているが、関連するグラム陰性細菌感染がなかったり、オミクロン系統のような炎症性の低いSARS-CoV-2変異体による感染など、 他の要因によるものである可能性もある。 さらに、LPSは単独でmiR-200cの発現を直接誘導し、ACE2の発現を低下させるが、この現象はアンジオテンシンII/AT1Rの過剰活性化をもたらし、サイトカインストームを引き起こす可能性がある 。
したがって、このマイクロRNAを研究している研究者たちが得たデータは、呼吸器感染時の抗生物質が健康プロトコルから削除されたため、スパイク/LPSの組み合わせによる、関連した細菌性共同感染であったことを示唆する可能性がある。
この仮説については、さらなる調査が必要である。注目すべきは、CNTN1を阻害するとMAVSが持続することから、miR-200cはI型IFN過剰活性化のメカニズムにも関与している可能性がある。
いわゆる "ワクチン "スパイクタンパク質も、特に986位と987位の2つのプロリン修飾によって、より効率的にLPSと結合し、ACE2と相互作用することができるため、炎症促進性増幅ループの引き金となる可能性がある。
このことは、抗COVID-19注射（ファイザーまたはモデナ）の修飾mRNAがMDA5によって検出されるという事実によって補強されている。炎症プロセスとその結果生じるサイトカイン産生は、本文で述べたようなCXCL10に関連した病態、すなわち多系統炎症症候群（MIS）や心筋炎、さらには水疱性類天疱瘡のような 自己免疫病態の発症につながる可能性がある。 CXCL10(C-X-C motif chemokine ligand 10)は、その受容体であるCXCR3と結合することにより、好中球、好酸球、およびリンパ球、NK、単球、肥満細胞などの多くの免疫細胞を動員することがよく知られている。
水疱性類天疱瘡では、リンパ球、肥満細胞、好酸球、好中球が関与しているが、後者が支配的な役割を果たしているようである。実際、この病態は、230kD（BPAG1またはBP-230）および180kD（BPAG2またはBP-180）タンパク質を有する水疱性類天疱瘡抗原（BPAG）として知られるヘミデスモソームの主要成分に 対する自己抗体の産生と、好中球によって本質的に産生される特異的酵素であるMMP-9およびエラスターゼの分泌を導く炎症カスケードによって開始される。
これら2つの分子は、真皮-表皮接合部の細胞外マトリックスを破壊し、皮膚表面に水疱性小胞を形成する。もちろん、抗COVID-19注射後の水疱性類天疱瘡の症例も文献に報告されている。 この段階で、3つの意見を明確に述べることができる。
第一に、分化147クラスタ（CD147）を標的とすることは興味深い。Behlと彼のチームの発表を参照すると、CD147がCOVID-19の病理に関与しているという仮説を支持し、立証する多くの論拠がある。
バシギンまたは細胞外マトリックスメタロプロテアーゼ誘導因子（EMMPRIN）とも呼ばれるCD147は、高度にグリコシル化された膜貫通タンパク質で、同じ細胞内に存在する分子、特に同じ膜に存在する分子（シス認識）と細胞外に存在する分子（トランス認識）の認識に関与している。
実際、このレセプターは、シクロフィリン、インテグリン、γセクレターゼ複合体,その他の分子など多くのリガンドを持っている。更にガレクチン-3はポリ-N-アセチルラクトサミンと呼ばれるガラクトースとN-アセチルグルコサミンの繰り返し構造という特殊な糖鎖モチーフを認識してCD147に結合するらしい。
この現象は、CD147クラスターの形成を誘導したり、β1-インテグリンとの相互作用をシス、トランス両方の様式で促進し、MMP9やMMP14を含むMMPの産生につながる。興味深いことに、S1スパイクサブユニットのNTDには「ガレクチン-3様」配列があり、スパイクとCD147の直接的な相互作用を示唆している。
細胞培養やマウスモデル（hCD147マウス）で行われた試験で証明されたとしても、スパイクとCD147の相互作用についてはまだ議論の余地がある。実際、ある研究では、これら2つの分子間の直接的な関連性の仮説を無効とする傾向がある。
しかし、先に説明したように、スパイクとCD147の相互作用はRBDを介してではないかもしれない。さらに他の研究では、SARS-CoVのヌクレオカプシド（N）および/またはシクロフィリンA（CyPA）を介した間接的な相互作用が示唆されている。
しかしながら、オミクロン株に対するMMP14のような他のMMPと同様に、MMP9もSARS-CoV-2感染中に関与する可能性がある。特定の細胞培養、特に腎臓細胞株（A704）、子宮内膜細胞株（HEC50B）、卵巣細胞株（OVTOKO）培養で行われたin vitro実験では、 メタロプロテアーゼがスパイクを介した融合プロセスに関与していることが証明されている。最後に、CD147の発現は、網膜色素上皮（RPE）細胞において、アンジオテンシンII/AT1R軸を介して（も）誘導されうる。
第二に、以前に報告されたように、MMP9は他のプロテアーゼ、特にエラスターゼとともに好中球から分泌される。興味深いことに、Verasらは、ウイルスのスパイクタンパク質が、そのACE2レセプターと相互作用し、TMPRSS2によって切断されることによって、NETosisを誘導できることを示した。
簡単に説明すると、この現象は好中球自殺の一形態であり、好中球細胞外トラップ（NET）の放出によって引き起こされた死、すなわちDNA、ヒストン、抗菌ペプチド、エラスターゼやMMPなどのタンパク質分解酵素のネットワークである。もちろんこれは重篤な組織損傷を誘発する炎症誘発性メカニズムである。
NETosisはCOVID-19の重症型で同定されており、Tヘルパー17（Th17）免疫反応と関連している 。
しかし、好中球エラスターゼによるスパイクタンパク質の分解はアミロイド線維につながる 。アミロイドーシス疾患は、アミロイドフィブリルを形成する異常に折り畳まれたタンパク質によって引き起こされる。
これらの不溶性、非分解性の線維は様々な組織や臓器に蓄積し、時には臓器の機能障害や機能不全、死に至る。アルツハイマー病は、これらのアミロイド線維に関連する最も特徴的で研究されている病気である。しかし、アミロイドーシスは心血管系や腎臓にも影響を及ぼす。
アミロイドーシスのメカニズムについて、ウイルスとの関連で、あるいはmRNA修飾注射との関連で、2つの価値ある論文が報告されている： 「COVID-19感染とワクチン接種、そしてアミロイドーシスとの関係： Wing Yin Leungらによって書かれた "What Do We Know Currently?" と、 Douglas B. KellとEtheresia Pretoriusによって書かれた "The Potential Role of Ischaemia-Reperfusion Injury in Chronic, Relapsing Diseases Such As Rheumatoid Arthritis, Long COVID, and ME/CFS: Evidence, Mechanisms, and Therapeutic Implications" である。
第三に、S1/Aβ42複合体を含むスパイクタンパク質の神経炎症活性は、神経疾患と水疱性類天疱瘡の両方に関与している可能性がある。
実際、アルツハイマー病などの変性病状に苦しむ人々は、BP-180とも呼ばれるBPAG2が、基底ケラチノサイトと中枢神経系、特にアルツハイマー病変が観察されている基底核と海馬の両方に存在するため、水疱性類天疱瘡を発症する傾向が10倍高いようである。
CNSの病変や変化によって神経細胞のBP180形態が露出し、免疫応答が誘発され、それが交差反応（皮膚BP-180/脳BP-180）とともに水疱性類天疱瘡のエピソードを引き起こす可能性がある。
では、S1/Aβ42複合体はどの程度炎症メカニズムに寄与し、どのような結果をもたらすのだろうか。オミクロン変異体のスパイクタンパク質はアミロイド特性を増強しているようなので、このことはさらに重要である。
炎症亢進とは対照的に、スパイクタンパク質は異なるプロセスを介して、免疫応答の完全なシャットダウンを演出させることができる。
最初のものは、IRF-3との相互作用を介したI型IFN応答の変化であるが、より可能性が高いのはCNTN1との相互作用である。実際、ISG15はIRF-3のウイルス依存性分解を阻止する。このように、通常、スパイクとIRF-3の相互作用は、ウイルスのパパイン様タンパク質がISG15をしりぞけるため、 少なくともmRNAで修飾されたワクチンにおいては、IFN-Iに悪影響を及ぼさない。しかし、スパイクが上流で作用し、例えばMAVSシグナル伝達をブロックするのであれば、修飾されたmRNAワクチンの文脈で、再び免疫応答の開始に重大な影響を及ぼす可能性がある。
我々の知る限り、MDA5だけがこの改変mRNAを検出し、MAVSを介して自然免疫応答を開始することができる。しかし、ここでもさらなる調査が必要である。
さらに、ウイルスはスパイクタンパク質を変異させ、IRF-3のようなIFN-I応答の要素を利用し、プロテアソームで自身を活性化する。また、α変異体のスパイクタンパク質のように、IFITMを有利にハイジャックすることもできる。
いずれにせよ、I型IFNに対するスパイクの活性を予測するために、出現しつつある変異体からのスパイクの機能研究をできるだけ早く行う必要がある。
免疫応答を阻害する第二のメカニズムはリンパ球減少症を誘導することである。簡単に言えば、スパイクタンパク質の融合能と「細胞内」構造の形成により、リンパ球が減少する可能性がある 。上で説明したように、I型IFNはこれを阻止する力がないように見えるのでこれは重要な病理学的メカニズムである。
最近の株では、スパイクの融合能はそれほど重要ではなさそうであるが、好中球カテプシンGの切断部位を含む新しい切断部位が確立され、タンパク質分解に対してより敏感になっているようである。
トリプシン、プラスミン、プロテイナーゼ3など、他のプロテアーゼもスパイクの融合活性に関与している。アミロイドや炎症能力、あるいは融合原性など、これらの切断によってスパイクタンパク質に付与される特性を調べることが不可欠である。
リンパ球減少症は、SARS-CoV-2によるBリンパ球やTリンパ球を含む免疫細胞の直接感染によっても起こる。ここでもまたそのメカニズムは複数あるようであるが、最近のプレプリントで、科学者チームが抗体依存性増強（ADE）現象を介してSARS-CoV-2（B細胞を含む）による免疫細胞の感染を実証しようとした。
しかし、ADE現象だけでは、短期間におけるウイルス感染の促進を説明することはできない。スパイクとCD4の相互作用だけでなく、ACE2やNRP-1レセプターのアップレギュレーションもSARS-CoV-2感染の増加につながる可能性がある。
この文脈では、ACE2の発現を止めるものは何もないので、Abdolahiと彼のチームによって得られた結果は憂慮すべきものである。さらに、miR-148aの発現低下はNRP-1の過剰発現につながる可能性がある。これらの分子メカニズムは、繰り返されるウイルス感染への道を開く可能性がある。
最後に、3つ目のプロセスとして、スパイクタンパク質の寛容促進活性が含まれる。結果のセクションの最後に示したデータによると、miR-148a発現のダウンレギュレーションではなく、IL-10がHLA-Gの発現を誘導することができる。スパイクはIL-10の産生を誘導することができる。
それは、その炎症促進能力-炎症を制御しようとする免疫システムによる一種の試み-を通してか、CD4やリンパ球感染との相互作用を通してか、ISG15の分泌を通してか、あるいは免疫細胞の特定の集団、骨髄由来抑制細胞（MDSC）または顆粒球性骨髄由来抑制細胞（G-MDSC）に対する活性を通してかのいずれか である。このクラスの免疫細胞は、アルギナーゼ-1、酸素ラジカル、IL-10、トランスフォーミング増殖因子-β（TGFβ）、プロスタグランジンなどの物質を放出することにより、CD4＋およびCD8＋T細胞のクローン性増殖を制限することができる。
これらの因子は共に、活性リンパ球の増殖を抑制するが、制御性T細胞（Treg）の増殖を促進する。IL-6、IL-8、IFN-γ、TNF-αなど、MDSCのリクルート、分化、増殖にはいくつかの因子が関与しており、これらのサイトカインはすべてSARS感染または抗COVID-19注射後に検出され、 この論文で広く説明されているスパイク活性に関連している。 最近、マウスを使った研究で、スパイクで繰り返し免疫すると免疫寛容になり、IL-10が産生され、Treg数が増加することが示された。
さらに、MDSC（骨髄由来免疫抑制細胞）探索への道を開いた手がかりの一つは、重症型のコロナウイルスに罹患した人のサンプル中のIL-10のレベルである。実際、このサイトカインの産生は、病態の重症度を予測するマーカーである。
さらに、好中球はSARS-CoV-2に感染した患者の気管支肺胞洗浄サンプル中の細胞の約50％を占めている。ウイルスの重症感染者では、好中球G-MDSCsが増殖していることが研究で証明されており、この増殖はリンパ球減少症とも関連している。
おそらくIL-10を介して発症する免疫寛容のもう一つの指標は、IgG4の検出である。IgG4はその特性上、2つの半分子、すなわち1つの重鎖と1つの軽鎖に解離し、別のIgG4の半分子と再結合することができる。このメカニズムは「Fabアーム交換」と呼ばれ、その結果、IgG4は一価で作用し、大きな免疫複合体を 形成することができない。 更に、IgG4抗体は補体成分1q（C1q）に対する親和性が低いため古典的補体経路を活性化することができず、阻害機能を示す唯一のFcγ受容体であるFcγRIIbを除き、抗体結合性結晶化可能フラグメント（Fc）γ（γ）受容体（Fcγ受容体またはFcγR）に対する結合親和性が低下している 。
興味深いことに、IgG4はアレルギー性曝露を繰り返すと産生されることがあり、SARS-CoV-2感染、特に重症型のCOVID-19では、抗スパイクIgE抗体が特徴的であった。
興味深いことに、このIgG4産生は、SARS-CoV-2感染後および抗COVID-19製剤投与後に検出され、スパイクタンパク質のアレルギー誘発性および寛容性の両側面、ひいてはこのウイルス成分への反復暴露によるこの種の抗体の産生を完全に示唆している。
もう一つ言及すべき点は、S1サブユニットによるNKの直接的阻害である。実際、ある研究によると、S1はある種のHLAの発現を低下させ、細胞がMHC-I上のウイルス抗原を提示する能力を低下させるが、NKを不活性化するHLA-Eの発現を増加させることが示されている。
スパイクがそれ自体で誘導できるリンパ球減少と寛容化活性は、感染やmRNA修飾ワクチンの注射後、数ヶ月にわたって体内に持続することの説明になるかもしれない。実際、抗COVID-19注射を受けた人と、感染後にロングCOVID症候群を発症した人の血液中には、同様の割合でスパイクタンパク質が検出された。
さらに、緒方らの論文では、スパイクタンパク質は血液中に3ヶ月間持続するようであり、これは抗原としては比較的長い期間である。さらに、いわゆる「ワクチン」スパイクタンパク質は、その2つのプロリン修飾により、mRNAワクチン投与後6ヶ月まで、質量分析により患者から検出された。
同じ抗原に長期間さらされると、T細胞の機能が損なわれる可能性があることは認められている。このことは、慢性リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス（LCMV）やヒト免疫不全ウイルス-1（HIV-1）について研究され、抗原に2～4週間も長期間暴露されると、不可逆的にT細胞が枯渇することが示された。
CD8+T細胞の枯渇は、SARS-CoV-2感染後、および最初のブースター投与、すなわちmRNA-1273ワクチン、別名Modernaの3回目の注射後にも観察された。
これらの結果はまだ査読を受けておらず、がん患者の免疫状態には偏りがあるが、スパイクタンパク質の組換えRBDドメインを用いた反復免疫実験では、マウスモデルにおいて、抗体産生の低下と枯渇に特徴的な特異的リンパ球の表現型の減少が示されたようである。
このようなリンパ球の表現型は、フローサイトメトリーや、細胞傷害性機能の阻害因子である特定の膜マーカーに対する抗体を用いるなどの技術によって同定することが可能である。T細胞は免疫応答欠如の状態になり、病原体やそれに付随する抗原と効果的に闘うことができなくなる。
【結論】
この論文では、SARS-CoV-2スパイクタンパク質の炎症性と寛容性という
二重の性質が、LPSの存在下で高炎症傾向を示すことで明確に示された。
免疫寛容は、スパイクが数ヶ月間体内に持続することを説明し、
感染や抗COVID-19注射によって同じ抗原に繰り返しさらされると、
アミロイド形成や神経炎症活性を介して、有害な累積的影響をもたらす可能性がある。
IFN-I反応によるACE2やmiR-148aのダウンレギュレーションによるNRP-1などのレセプターの過剰発現は、
オミクロン変異体の感染能力を高める作用・反応ループを作り出し、 抗COVID-19製剤投与後の数日間における感染性ブレークスルーを説明しているのかもしれない。 （おわり）