mRNAワクチンの製造と規制ガイドラインが重要な理由

まず、公の議論でしばしば見落とされがちな点を改めて指摘しておきたい。新型コロナウイルスmRNAワクチンは、真に革新的な医療製品である。

2020年の緊急使用許可以前は、mRNAワクチン技術がヒトに大規模に導入されたことはありませんでした。このプラットフォームをヒトで試験した臨床試験は、ファイザー・ビオンテックとモデルナの2件のみでした。医学史上、mRNAワクチンを接種した人の数は合計で約3万7000人です（狂犬病ワクチン、サイトメガロウイルスワクチン、がんワクチンなど、はるかに小規模な初期段階の試験に限られていた過去の経験は除きます）。これは批判ではなく、単なる事実の陳述です。しかし、これらの製品の長期的な安全性プロファイルは、当時も今も完全には理解されていないことを意味します。

これから説明する内容は、ほとんどすべての分子生物学者にとって馴染み深いものです。複雑な話ではありますが、その重要性を鑑みて、できるだけ分かりやすく説明したいと思います。ワクチンの製造方法がバイアルの中身を直接決定するため、分子レベルでの仕組みを明確に説明することが重要です。そして、バイアルの中身は、一度注射されると全身を巡り、長期的な健康被害につながる一連の反応を引き起こします。

インビトロ転写は単なる製造工程の詳細ではない

改変型mRNAワクチンは、試験管内転写（IVT ）と呼ばれるプロセスを用いて製造されます。IVTは、最終的にワクチンの有効成分となる改変型mRNAを合成するために用いられる方法です。

これは些細な技術的問題ではありません。IVTは最終製品の分子構成を根本的に形作ります。

ファイザー社のワクチン開発に直接携わった科学者を含むBioNTech社の科学者たちは、 IVT反応が意図した全長mRNAだけでなく、さまざまな副産物や不純物も生成すること、それらが通常どのように除去されるか、そしてそれらが残留した場合にどのような生物学的影響があるかを説明する詳細なレビュー1を発表した。これらの製造手順とそれによって生成される副産物は、Moderna社が特許（US10,653,712 B2およびUS10,077,439 B2）でも詳細に説明している。しかし、さらに重要なのは、この分子生物学はCOVID以前から十分に確立されていたということである。これらは憶測ではない。

出発材料：DNAテンプレート

IVT反応の核となるのは、目的のタンパク質をコードする二本鎖DNAです。この場合は、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質です。

mRNAワクチンで使用されるスパイクタンパク質をコードする配列は、安定性と細胞耐性を向上させるために遺伝子改変されており、ウイルスのスパイクタンパク質とは異なる2つのアミノ酸置換が含まれています。この改変は意図的なものです。

DNAテンプレート自体は様々な形態をとることができます。ファイザーの初期の臨床試験では、PCR法で生成されたDNA断片が使用されていました。しかし、商業的な製造プロセスではプラスミド由来のDNAが使用されていました。プラスミドには追加の制御配列が含まれているため、この点は重要です。ファイザーの場合、これらの配列にはSV40プロモーターやori配列などの要素が含まれており、ヒト細胞に侵入した場合には懸念が生じます。

この DNA テンプレートが RNA ポリメラーゼおよびその他のコンポーネントとともに IVT 反応に追加されると、mRNA に転写されます (図 1)。

IVTの目的産物は意図した完全長mRNA産物ですが、実際の産物はより複雑です。これには、(1)二本鎖RNA（dsRNA）を含む様々なRNA種、(2)RNAに結合したDNA（RNA-DNAハイブリッド）、(3)元の鋳型から遊離したDNAといった様々な副産物が含まれます（図2）。

これらの副産物の形成は十分に文書化されており、避けられないため、下流の精製が安全のために絶対に不可欠です。

浄化には限界がある

製造後、最初に DNA を除去し、次に RNA 副産物を除去するための 2 つの精製ステップが必要です (図 3)。

DNAを除去するには、反応混合物にDNase Iと呼ばれる酵素を添加します。この酵素は、汚染DNAの分解に一般的に用いられます。DNase Iは遊離した鋳型DNAに対しては有効ですが、BioNTechの科学者自身による研究を含む複数の研究で、DNase IはRNAに結合したDNA（RNA-DNAハイブリッド）の除去には効果がないことを示しています。

この制限は議論の余地がなく、文献にも記載されています。

独立した分析が示したこと

この背景は、完成したワクチンのバイアルの最近の独立した分析を解釈する上で非常に重要です。

研究者3と規制当局4は、検査したほぼすべてのバイアルからDNA汚染物質を検出したと報告している。これらの汚染物質には、二本鎖DNAと、DNase I消化に耐性を示すRNA-DNAハイブリッドの両方が含まれていた。

一部のサンプルでは、​​スパイクをコードするDNAが他のプラスミド配列よりも100倍以上高いレベルで存在しており、消化が不均一または不完全であったことが示唆された。シーケンス解析および定量的PCR解析により、平均約200塩基対の長さのDNA断片が検出され、中には4キロベースを超えるものもあった。いくつかのケースでは、プラスミドのほぼ全体にわたる配列が観察された。

これらの調査結果を総合すると、大規模製造中の精製の一貫性と完全性、そして残留核酸が人体に及ぼす潜在的な生物学的影響について深刻な疑問が生じます。

核酸汚染物質が生物学的に重要な理由

RNAとDNAは、自然免疫経路の強力な活性化因子です。これは推測ではありません。パターン認識受容体とcGAS-STING経路は外来核酸に強力に反応し、炎症、増殖阻害、さらには細胞死を引き起こします。

こうしたメカニズムこそが、遺伝子治療製品が厳格な安全性監視の対象となる理由です。

皮肉なことに、COVID-19のmRNAワクチンは、この強力な自然免疫活性化を抑制するために特別に改変されて設計されました。しかし、RNA-DNAハイブリッドやDNA断片は、これらの改変にもかかわらず、依然として強力な免疫反応を引き起こします。

持続性は新たな疑問を生む

現在では、スパイク mRNA とタンパク質がワクチン接種後数週間、数か月、さらには数年間にわたってヒトの組織内に残存することを示す確かな証拠があります (表 1)。

この持続性が、mRNAの長期安定性、翻訳の継続、またはDNAベースのメカニズムを反映しているかどうかはまだわかっていません。しかし、DNAの組み込みの妥当性、および筋肉細胞における長期生存する非組み込みプラスミドDNAを考慮すると、ワクチン接種後数年経ってもスパイクmRNA、タンパク質、およびスパイクに対する抗体が持続することは、IVT後のDNA不純物および副産物と無関係ではないと考えるのは不合理ではありません。

短期および長期の安全性への影響

これらのデータを総合すると、安全性に関する重要な考慮事項がいくつか浮かび上がります。

まず、サイトカインストームやアナフィラキシーといった急性免疫反応がワクチン接種直後に報告されています。このような強い炎症反応は、特に核酸誘導性免疫活性化に関する知見を踏まえると、不純物とは無関係であると一概に否定すべきではありません。

第二に、そしてより重大なのは、長期的なリスクです。持続的なスパイク発現は、慢性免疫症候群の一因となる可能性があります。さらに懸念されるのは、DNAの組み込みの可能性です。これは、挿入変異や遺伝子破壊のリスクを伴います。つまり、DNAが組み込まれた場所や年齢によっては、がんや発達障害のリスクが生じるということです。

特筆すべきは、FDA自身が情報シートの中で、これらのワクチンは発がん性（がん形成）や遺伝毒性（DNA損傷）について評価されていないと明記している点である。これは、長期的なモニタリングが標準となっている遺伝子治療の監督においては、当然のこととして期待される点である。

mRNAワクチンにおけるDNAに関する規制のギャップ

mRNAワクチンに残留DNAが存在することについてはもはや議論の余地がないため、問題は、現行のガイドラインと安全基準がmRNAワクチンに適切であるかどうかです。DNA副産物は規制ガイドラインに定められた基準値内であると保証されています。では、DNA副産物と汚染物質に関するFDAのガイダンスとは何でしょうか？ 

残留DNA（1回投与あたり10ng以下）に関するFDAのガイダンスで最もよく引用されるのは、断片化され「裸」の状態にある生細胞で製造されたウイルスワクチンを対象としており、ヒト細胞への侵入能力は限られています。しかし、mRNAワクチンは細胞内で製造されず、残留DNAは宿主細胞由来ではなく、そして最も重要なのは、mRNAワクチン中のDNAが裸ではないことです。これはLNP送達システムに関連しており、特にDNAが細胞内に侵入しやすくなっています。FDAの2010年ガイダンスでは、LNPベースの製品に関連するDNAについて、関連する安全閾値を定めていないことが明確に示されています。

もう一つのよく引用されるガイダンスは、遺伝子組み換え細胞で産生されたモノクローナル抗体やホルモンなどの製品に含まれる残留DNAに対処するためのWHOによる組換えタンパク質治療薬に関するものです。ここでも、残留DNAは宿主細胞または発現プラスミドに由来し、微量の非カプセル化DNA（ネイキッドDNA）として存在し、最終製品は核酸ベースの治療薬（mRNAワクチン）ではなく、精製されたタンパク質です。したがって、このガイダンスはmRNAワクチンには適用されません。

残留DNAに関して最もよく引用されるFDAおよびWHOの規制基準は、いずれもmRNAワクチン向けに策定されたものではなく、この安全性の問題に直接対処するものではない。

WHOがmRNAワクチンについて語ったこと ― 配備後

2022年、世界保健機関はmRNAワクチンに特化したガイダンスを発表しました7。注目すべきは、この文書がこれらの製品の世界的な展開後に発表されたことです。このガイダンスは、「この新しい技術に関連する安全性、製造、および規制上の問題」に対応するために作成されたと明記されています。この文書には、他にもいくつかの重要な記述があります。

「製造方法に関する詳細な情報がまだ入手できないこと、安全かつ有効なmRNAワクチンに関する管理基準がまだ標準化されていないこと、また一部の詳細は企業秘密として公開されていないことから、現時点では具体的な国際ガイドラインや勧告を作成することは不可能である。」

さらに、「詳細な製造および管理手順については、個々のケースごとに国家規制当局（NRA）と協議し、承認を得る必要がある」と述べている。

WHOは、mRNAワクチンの管理がまだ標準化されておらず、具体的な国際ガイドラインや勧告を策定することが現実的ではないことを認めています。さらに、各国当局による個別評価のための規制監督が必要です。 

これは、mRNAワクチンが展開された後に述べられたことである。

そして、このサブスタックの執筆時点では、FDA はまだ mRNA ワクチンの標準化されたガイドラインを確立しておらず、mRNA ワクチンにおける DNA の制限を裏付ける証拠や安全性に基づくデータを提供していません。

最後に、繰り返しになりますが、mRNA技術自体は新しいものではありませんが、COVID-19以前は従来のワクチンではなく、遺伝子治療として規制されていました。COVID-19ワクチンに含まれるDNA副産物をめぐる安全性の問題は、インフルエンザワクチン、RSウイルスワクチン、さらにはがんのmRNAワクチンなど、あらゆるmRNAワクチンで同様の問題となるでしょう。 

これは、mRNA製剤が根本的に異なるためです。細胞内に入り込み、異質なタンパク質を生成するよう指示する必要があります。これは、タンパク質を直接送達する従来のワクチンとは異なります。このプラットフォームの臨床前例はなく、反復投与の臨床前例もありません。そして、集団規模での前例はもちろんありません。

現段階では、パンデミックはなく、メカニズムに関するデータと臨床観察が蓄積され、mRNAワクチン製品が市場に急増しているため、特にDNA副産物に関連する製品の製造について、FDAをはじめとする規制当局による真剣な安全性研究への透明性と直接的な関与が求められています。

新しい技術には、沈黙やガスライティング、検閲ではなく、新しい精査が必要です。

参考情報

1 https://www.frontiersin.org/journals/molecular-biosciences/articles/10.3389/fmolb.2024.1426129/full

2 Webb C、Ip S、他 Mol Pharm. 2022年4月4日;19(4):1047-1058. doi: 10.1021/

3 https://www.tandfonline.com/doi/10.1080/08916934.2025.2551517?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed

4 https://www.tga.gov.au/resources/publication/tga-laboratory-testing-reports/summary-report-residual-dna-and-endotoxin-covid-19-mrna-vaccines-conducted-tga-laboratories.

5 https://zenodo.org/records/17832183; https://www.scstatehouse.gov/CommitteeInfo/SenateMedicalAffairsCommittee/PandemicPreparedness/Phillip-Buckhaults-SC-Senate-09122023-final.pdf

6 Wang et al. (2004) – 「筋肉内注射および電気穿孔後の宿主ゲノムDNAへのプラスミドDNAの組み込みの検出」（Gene Therapy、2004）。マウスにおいて、裸のプラスミドDNAを筋肉内注射し、続いて電気穿孔を行い取り込みを促進した。精製したゲノムDNA（染色体外形態を除去するためにゲル分離を行った）に対して高感度PCRを用いて、著者らは注射後4週間で4つの独立した組み込みイベントを特定した。接合部のシーケンス解析により、ランダムな組み込み部位（優先的なホットスポットなし）が確認され、非相同末端結合と一致した。組み込み頻度は低かったが測定可能であった。これは、筋肉における裸のプラスミドDNAの生体内での実際の自発的組み込みイベントを最も明確に示したものの1つである。注目すべきは、この研究では電気穿孔によるDNA送達の促進が用いられており、これはLNPによる送達の促進と比較できる点である。

Martinら (1999) – 「プラスミドDNAマラリアワクチン：筋肉内注射後のゲノム組み込みの可能性」（Human Gene Therapy）。この初期の研究では、マウスを用いてプラスミドDNAを筋肉内注射し、サザンブロットハイブリダイゼーションと高分子量ゲノムDNAを用いたPCR法を用いて組み込みの有無を調べた。残存は主に染色体外であったものの、一部のサンプルで稀に組み込みが認められたことを示唆する証拠が報告されている（ただし、後の研究ほど明確に配列決定されているわけではない）。この研究は低リスクのベンチマークを確立したが、非常に低頻度の事象が発生する可能性も認めており、DNAワクチンに関するその後のFDAガイダンスに影響を与えた。

Ledwithら (2000) – 「プラスミドDNAワクチン：マウスにおける筋肉内注射後の宿主細胞DNAへの組み込みの調査」（Intervirology）。裸のプラスミドDNAをマウスの筋肉内注射したところ、検出可能な組み込みは認められなかったものの、26週まで大腿四頭筋にDNAが検出された。DNAは染色体外に存在していた。

7 WHO生物学的標準化専門家委員会第74回報告書附属書3. 感染症予防のためのメッセンジャーRNAワクチンの品質、安全性および有効性の評価：規制上の考慮事項 https://cdn.who.int/media/docs/default-source/biologicals/vaccine-standardization/annex-3—mrna-vaccines_who_trs_1039_web-2.pdf