Malaria and Some Polyomaviruses (SV40, BK, JC, and Merkel Cell Viruses).
www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK294242/
1.露出データ
1.1.宿主範囲と組織トロピズム
シミアンウイルス40(SV40)の自然宿主はアカゲザルであり、一般的に腎臓上皮やその他の組織への慢性感染としてウイルスが維持される。免疫不全動物では、SV40感染による疾患の後遺症は知られていないが、免疫不全動物では、SV40は中枢神経系疾患だけでなく、腎臓や肺の疾患を引き起こすことがある(Sheffield et al、1980;Lednicky et al、1998;Axthelm et al 2004;Dang et al 2008)。実験室の条件下では、SV40は様々な外来宿主に感染することができる。SV40感染の結果は、寛容と非寛容のいずれかに分類される。寛容な場合、ウイルスの完全な複製ライフサイクルが観察され、感染した細胞は溶解する。非許容性の場合、ウイルスは侵入し、初期のウイルスタンパク質の発現が始まるが、ウイルスDNAの複製段階で完全な感染サイクルが阻害され、後期の遺伝子発現は起こらない。SV40感染の結果が許容的か非許容的かは、使用する宿主細胞の種によって大きく左右される。生産的な感染はアフリカミドリザル腎臓細胞株(BSCまたはCV1)およびいくつかのヒト細胞株で誘発されるが、非許容的な感染はマウスおよびマウス由来の細胞株で見られる(Atkin et al 2009年に総説あり)。SV40がそのライフサイクルを完了できず、ある種の感染細胞を溶解できないことは、重要な生物学的結果をもたらす可能性がある。例えば、非許容性のマウスやラットの細胞はSV40感染を生き延び、ウイルスによって安定的に形質転換される可能性がある。また、ウイルス複製を支持する能力は、感受性宿主内でも細胞タイプに特異的である。ヒト組織におけるSV40またはSV40様DNA配列およびタンパク質の検出については、1.2節で説明する。
1.2.SV40感染検出のための方法
SV40感染の有無は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法によるSV40ゲノムの検出、中和試験による抗カプシド抗体の検出や組換えウイルス様粒子(VLP)を用いた酵素結合免疫吸着法(ELISA)により調べられてきた。SV40の存在を確認するためには、免疫組織化学染色法やin situハイブリダイゼーション法が重要だが、これらの方法はSV40に関する疫学研究においては使用されていない。
1.2.1.PCRを用いた方法
SV40DNAの検出方法は標準化されておらず、方法の違いが研究間の相違の原因となっている可能性がある(Strickler, 2001, Section 4.3.1も参照)。研究室の汚染、PCR技術の特異性の欠如、他のポリオマウイルスとの交差増幅もまた、様々な結果の一部を説明するかもしれない。偽陽性の結果を減らすために、PCRプライマーはSV40ゲノムと、一般的な実験室のプラスミドやいくつかの細胞株に存在するSV40配列を区別できる必要がある(López-Ríos et al 2004)。[これらの低リスクのプライマーは、統合されたSV40ゲノムを持つ細胞株から汚染されたSV40 DNAを増幅するかもしれない(Cohen & Enserink, 2011)]。このようなプライマーを使用することで、SV40 DNAを含むサンプルの検出数が劇的に減少した。これらの知見は、Manfredi et al.(2005).ほとんどの研究者が、BKポリオマウイルス(BKV)およびJCポリオマウイルス(JCV)DNAを増幅しないが、多くの実験室のプラスミドに存在するSV40配列を認識するプライマーセット(例えばSV5/SV6、TA1/TA2)を使用していたため、適切な予防措置が取られないとクローニングおよび発現ベクターからの汚染が起こったかもしれない(López-Ríos et al., 2004).適切な盲検化および関連コントロールを含む標準化されたPCR方法および品質管理手順の不在は、SV40 DNA検出について報告された様々な所見のいくつかを説明するかもしれない。検出された場合、SV40は低いコピー数で存在する(David et al. 2001)。
1.2.2.SV40抗体の検出
SV40の血清学的研究は、長年、中和試験(プラーク中和やマイクロウェル中和)に頼らざるを得なかった。近年、ウイルスカプシド抗体の検出は、組換えVLPの開発により非常に容易になった。バキュロウイルス系で生産されたVLPやカプソマー、組換え酵母や細菌を用いたELISAが開発され、これらはSV40の血清学的検査として一般的になってきている。
ヒトでは、抗SV40抗体反応は、主にBKVおよび/またはJCV陽性サンプルで観察され、SV40に対する抗体価よりも高いBKVおよびJCV抗体価のサンプルで観察される。アカゲザルの血清とヒトの血清がSV40、BKV、JCVのVLPと反応することは、これらのウイルス間の免疫学的交差反応性の明確な証拠となる(Carter et al 2003;Engels et al 2004a)。
競合阻害研究により、ヒト血清中のSV40に対する反応性は、BKVおよびJCV VLPとのプレインキュベーションによりしばしば排除されることが示され、ヒトで観察されるSV40反応性のすべてが、BKVおよびJCVに対する交差反応によることを示唆している(Carter et al 2003;de Sanjosé et al 2003;Viscidi et al 2003;Rollison et al 2005a;Viscidi & Clayman. 2006;Kjaerheim et al 2007)。対照的に、SV40感染サルでは、SV40反応性はSV40 VLPによって完全にブロックされたが、BKVおよびJCV VLPではブロックされなかった(Carter et al 2003年;Engels et al 2004a)。特異的なSV40反応性を確認するためには、SV40反応性のヒト血清を過剰なBKVおよびJCV VLPとプレインキュベーションすることにより、競合阻害アッセイを行う必要がある。
1.3.感染症の疫学
1.3.1.SV40感染症のヒトへの感染
(a) 動物から人への伝染
ヒトにおけるSV40の感染と発症に関する理解は乏しく、大部分が不完全である。また、SV40に対する抗体は、サルと接触したことのある人(Shah, 1966;Engels et al, 2004a)、あるいは過去にSV40で汚染されたポリオウイルスワクチンを接種した人にしか証明できない。
SV40への感染はアカゲザルでは一般的であり、無症状ではあるが生涯感染を引き起こす(Sweet & Hilleman, 1960)。初期の溶菌感染は免疫系によって制御されるが、その後、ウイルスは腎臓に留まり、免疫抑制の条件下で再活性化することがある(Horvath et al、1992)。SV40が感染動物の尿中に排出され、中和抗体の力価が高いという証拠がある(Shah et al、1969;Lednicky et al、1998;Carter et al 2003;Miner et al 2003)。飼育されている成体のアカゲザルの約80~100%、飼育されているヒヒの50%(Jones-Engel et al 2006;Simon 2008;Westfall et al 2008)はSV40血清陽性である。SV40は、感染した動物の尿、糞便、食物残渣から回収されている。感染は、動物同士の直接的な接触(垂直感染や周産期感染、ギャング内での接触)ではなく、環境を通して起こるようです(Minor et al., 2003;Bofill-Mas et al., 2004)。
ヒトがSV40に曝露する経路は不明である。サルの尿中のSV40の排出や、職業上の怪我や特定の事件(咬傷、掻傷、飛沫)は、ヒトがSV40に感染する危険性があることを示唆している。しかし、ヒトの細胞はサルの細胞よりもSV40の複製に弱い(Shein & Enders, 1962a;Shah et al., 1969;O’Neill & Carroll, 1981;O’Neill et al., 1990)。インドのサル輸出会社の労働者の27%に低レベルの中和抗体が報告されており、感染動物との接触によりヒトが暴露される可能性があることが示唆されている(Shah, 1966)。競合阻害実験によって確認されたSV40血清反応性も、サルに定期的に接触する動物園の労働者の10%で、接触頻度の低い労働者の3%と比較して検出された(Engels et al 2004a)。しかし、Carter et al.(2003)は、正常集団の被験者の6.6%がSV40陽性であったが、BKVまたはJCV VLPとのプレインキュベーションにより反応性が消失することを示した。したがって、サル経由のヒトへのSV40感染については依然として議論の余地がある。
(b) ワクチンを介したヒトへの感染
SV40はポリオウイルスワクチンの汚染物質として発見された。ホルマリン不活化ポリオウイルスワクチン(注射)とポリオウイルス生ワクチン(経口)が、アカゲザルおよびカニクイザルの初代腎細胞(一部は自然にSV40に感染したサルからのもの)を用いて調製された。ワクチン製剤の安全性試験により、ホルマリン不活化ワクチンが認可されてから5年後の1959年(Sweet & Hilleman, 1960;Eddy et al., 1961,1962)、SV40という新しいウイルスが同定された。さらに、1961年以降に承認されたポリオウイルスワクチンのバッチはSV40を含まないことが要求されたが、それ以前に承認されたバッチはリコールされなかった。したがって、SV40を含む不活化ポリオウイルスワクチン(IPV)の使用は1963年まで続いた可能性がある(Shah & Nathanson, 1976)。
ポリオウイルスワクチンストックに生存しているSV40がどの程度混入しているかは、確立されていない。IPV(ソークワクチン)では、ポリオウイルスの不活化処理に使用されるホルマリン不活化処理は、SV40ビリオンも不活化することが示されたが(Sweet & Hilleman, 1960)、一部のワクチン製剤では残存する感染性SV40が低レベルで生き残った(Gerber et al., 1961).ホルムアルデヒド処理後も、力価は低いものの、生きたSV40を培養することができた(Gerber et al、1961;Fraumeni et al、1963;Engels et al 2003a)。死亡したワクチンロットの最大30%が生きたSV40を含んでいたと推定されている(Shah & Nathanson, 1976)。認可前の経口ポリオウイルスワクチン(OPV)候補は、おそらくすべてSV40に汚染されていたと思われる。候補のOPVは1958年から1960年にかけて、メキシコ(Sabin OPV)、コロンビア、コスタリカ、ニカラグア、ウルグアイ(Lederle Laboratories OPV)、クロアチア、ポーランド、コンゴ共和国(Koprowski OPV)など、各国の特定の場所で実地試験された。米国では小規模な試験のみが実施された。商業的に認可されたSabin OPVは、1963年以降、SV40フリーとされている。
ロシアのOPVは、認可前のSabinウイルス株から調製され、1959年以降、ロシア連邦と東欧のいくつかの国で広く使用された(Butel. 2012)。その後、ロシアのワクチンは他国にも提供され、1970年代後半までSV40に汚染されていた可能性が高い(Cutrone et al. 2005)。これらのワクチンでは、ポリオウイルスを減衰させるために用いられたMgCl2存在下での加熱処理では、SV40を完全に不活性化できなかった(Cutrone et al. 2005)。さらに、1959年から1961年にかけて米国でSV40に汚染されたアデノウイルスワクチンを接種した軍の新兵や、以前の臨床試験で実験的なポリオウイルス生ワクチンを経口投与した米国の数千人は、生きたSV40に曝露する危険性があった(Cutrone et al. 2005)。
汚染されたOPVを接種した直後、接種した新生児や乳児の便から少量の感染性SV40が確認された(Melnick & Stinebaugh, 1962)。しかし、接種者においてSV40抗体反応は認められず、弱毒ポリオウイルスワクチン中のSV40ビリオンはヒトでは感染しないか、ビリオンはヒトではほとんど感染性がないことを示唆した(Morris et al、汚染されたワクチンを非経口的に接種した後、血清変換が記録されている(Sweet & Hilleman, 1960;Gerber, 1967;Engels et al. 2003a)。[しかし、SV40抗体の発現が感染を意味するのか、不活性化ウイルスタンパク質への曝露を意味するのかは不明である]。
(c) ヒトからヒトへの伝染
ヒトにおけるSV40の循環経路は、糞便-口腔、呼吸器、母子など多くの経路が推測されているが、いずれの経路も支持する証拠はほとんどない。Patel et al.(2008)は、免疫不全児の扁桃腺の9.1%からSV40 DNAが検出されたと報告している(表11)。しかし、López-Ríos et al.が定義する低汚染リスクプライマーではSV40 DNAの検出は確認されていない。(2004)が定義する低汚染リスクプライマーを用いた場合、57名の小児の扁桃組織からSV40 DNAは検出されず、アデノイド組織からは80名中わずか1名(1.3%)で、非常に低いコピー数で検出されたからである(Comar et al., 2010)。このように、SV40が呼吸器経路で感染するという裏付けとなるデータは存在しない。
表11
最近の研究(過去15年間)の対照被験者からSV40 DNAを検出したこと。
最近の研究(Abedi Kiasari et al., 2011)では、2人の移植患者の血液および/または尿からSV40が確認され、このような患者においてSV40が感染を引き起こす可能性が示唆されている。
1.3.2.一般人口におけるSV40感染者の有病率
(a) SV40 DNAの有病率
免疫不全者または免疫不全者におけるSV40 DNAの検出は、多くの研究で報告されている。最新の研究は、すべてPCRによるDNA検出を用いたもので、表11に示すとおりである。
約半数の研究では、調査したグループからSV40 DNAは検出されなかった。他の研究では、SV40の有病率は1.3%から25.6%と幅があり、尿、便、血液、肺、扁桃組織でSV40が検出された。所見の不均一性は、尿または腎臓におけるSV40 DNAの検出結果によって説明される(Shah et al、1997;Li et al 2002a;Manfredi et al 2005;Vanchiere et al 2005a)。SV40は、2つの研究(それぞれ166名と20名の患者)で検出されず(Shah et al., 1997;Manfredi et al., 2005)、他の2つの研究(Li et al., 2002a;Vanchiere et al., 2005a)では22名中1名(4.5%)と72名中4名(5.6%)で検出されている。SV40 DNAは、腎臓、尿中、便中、末梢血球、下垂体、肺/胸腺サンプルで検出されている(Woloschak et al、1995;Galateau-Salle et al、1998;Martini et al、1998、2002;山本 et al 2000;Li et al 2002a、b;Vanchiere et al 2005a、b、2009).移植患者の尿中のSV40ウイルス量の平均は、BKVおよびJCVの0.001倍であり、SV40ウイルス血症の頻度は、BKおよびJCウイルス血症よりもはるかに低かった(Thomas et al., 2009)。
[研究間の違いの理由の1つは、調査対象者の数が一般的に少なく、ほとんどの研究が異なるがんにおけるSV40の有病率を評価するために設計されたという事実により、特性が変化していたことであろう]。
国、被験者の性別、免疫抑制の有無によって有病率が異なるという明確な証拠はない。しかし、いくつかの研究では、SV40陽性の被験者はSV40陰性の被験者よりも年齢が高かった(Patel et al.観察された矛盾のほとんどは、使用されたPCR技術にばらつきがあり、偽陽性の結果が出るか、存在してもSV40を検出する感度がないことに起因すると考えられている。偽陽性の結果は、López-Ríos et al.が定義した高汚染リスクのプライマーの使用によるものと報告されている。(2004).ハイコンタミネーションリスクプライマーとは、多くの一般的な実験用プラスミドに存在するSV40ラージT抗原(LT)をコードする遺伝子の領域(塩基番号4100-4713)を増幅するプライマーである。一方、この領域に含まれないプライマーは、汚染リスクの低いプライマーとされている。特に、3つの研究で報告された高いSV40有病率は、高汚染リスクプライマーを使用したイタリアの1グループによるものだった(López-Ríos et al., 2004)。低汚染リスクプライマーを使用した最近の2つの研究では、健康な献血者のバフィーコート148個のうち24個(Pancaldi et al., 2009)、イタリアの小児の末梢血単核細胞78サンプルまたは扁桃組織57サンプルのいずれからもSV40が検出されたが、アデノイド80サンプルのうち1個(1.3%)のみから見つかった(Comar et al, 2010).
GPT-4:
ラージT抗原(Large T antigen、略称:LT)は、SV40ウイルス(シムィアン・ウイルス40)というDNAウイルスにコードされている主要なタンパク質であり、ウイルスの増殖に重要な役割を果たしている。SV40は、サルからヒトに感染することが知られており、細胞変異や発がんの原因となることが報告されている。
ラージT抗原は、ウイルス感染が起こった細胞のDNA複製や分裂を促進する働きがある。これにより、ウイルスは細胞内で増殖し、感染を拡大させることができる。また、ラージT抗原は、細胞内のいくつかのタンパク質と相互作用し、細胞周期を制御する役割を担っている。
細胞周期の制御が破綻すると、細胞は無制御に増殖し、腫瘍形成やがんの発症につながる可能性がある。実際、SV40ウイルスは、いくつかの実験モデルでがん形成を引き起こすことが示されている。そのため、ラージT抗原は、ウイルスの増殖と細胞変異・発がんの過程に関与していると考えられている。ただし、SV40ウイルスがヒトのがん発症に直接関与しているかどうかについては、まだ十分に解明されていない状況である。
近年、ハイスループットなシーケンサーが登場し、ヒト検体中の微生物核酸のランダムプライミング・ディープシーケンスが可能となった。この手法により、既知のウイルスだけでなく、これまで発見されていなかったウイルス配列の存在も明らかにすることができる。ヒトの「メタゲノム」研究では、発展途上国の糞便や下水のサンプルを含む様々な種類の検体におけるSV40の存在は報告されていないが、JCV、ヒトポリオマウイルス6(HPyV6)、HPyV7、HPyV9などの多数のパピローマウイルスや他のポリオマウイルスは検出されている(Jones et al 2005;Finkbeiner et al., 2008;Blinkova et al., 2009;Victoria et al., 2009;Reyes & Jiang, 2010;Cantalupo et al., 2011;Minot et al., 2011;Sauvage et al., 2011)。
(b) SV40抗体の有病率
(i)中和アッセイによる検出
近年(1998年以降)、プラーク中和試験やマイクロウェル中和試験による抗SV40抗体の調査が9件行われている(表12)。血清有病率は2%から12%と幅があり、米国で最も高い値を示し(Jafar et al., 1998;Rollison et al., 2003;Viscidi et al., 2003)、幼児や小児よりも成人の方が高い値を示した。また、ヒトの中和SV40抗体価は、自然宿主であるサルと比較して有意に低い値で検出される。ある研究(Kjaerheim et al., 2007)では、すべての陽性血清をBKVおよびJCVのVLPとプレインキュベーションすると中和活性が消失したことから、中和アッセイは特異的でないことが示された。
表12
中和試験による健常対照者におけるSV40抗体の検出(1998~2007年)
(ii) VLPまたはペプチドを用いたELISAによる検出
VLPを使用し、BKVおよびJCV VLPとのプレインキュベーションやプレ吸着を行わない免疫酵素学的アッセイを用いた6つの血清学的研究において、SV40抗体は限られた割合(7.7~10.5%)で検出されている(表13)。これらの研究の一つ(Engel et al 2004c)では、血清にSV40、BKVおよびJCV VLPをプレインキュベートしてSV40反応性をさらに解析していた。その結果、SV40反応性ヒト血清35種のうち8種(22.9%)にのみ特異的なSV40反応性が検出されたのに対し、陽性対照として用いたSV40反応性マカク血清は8種すべて(100%)で検出された。最近の研究では、カプシドウイルスタンパク質1(VP1)とVP2/VP3合成ペプチドを用いてSV40抗体を調査した(Corallini et al.、2012)。この試験の特異性は不明だが、調査した血液提供者の18%でELISA反応性が観察された。
表13
最近の研究(2003年以降)において、健常対照者におけるSV40 VLP、またはカプソマー、またはペプチドを用いたSV40抗体の検出。
SV40抗体は、3つの研究でBKVとJCVのVLPを血清にあらかじめ吸着させることにより、1つの研究ではSV40をあらかじめ吸着させることにより調べられた(Lundstig et al 2005;Rollison et al 2005a;Kjaerheim et al 2007)。報告された血清有病率は1.6~10.9%であり、これらの検査は、高濃度のVLPでSV40の反応性を阻害することによって行われた検査ほど特異的ではないことを示唆している。
他の4つの研究(Carter et al., 2003;Engels et al., 2004a;Kean et al., 2009)では、SV40反応性ヒト血清をBKV、JCVおよびSV40のVLPまたはカプソマーとプレインキュベートする競合阻害試験により、SV40免疫反応の性質が調べられた。これらの研究では、0〜2.8%の特異的なSV40血清率が報告されている。注目すべきは、Kean et al.(2009)の大規模な研究では、年齢や性別による変動は観察されなかった。
1.3.3.SV40感染に関連する疾患
(アカゲザル
SIV接種前にSV40の血清陽性であったサル免疫不全ウイルス(SIV)感染アカゲザル、またはSV40を接種したSIV感染動物において、髄膜脳炎(Newman et al、1998;Simon et al、1999)として進行性多巣性白質脳症(PML)および重症腎炎(Horvath et al、1992;Chrétien et al 2000;Dang et al 2005)が観察されている。
(ロ)人間
免疫不全のヒト、免疫不全のヒトのいずれにおいても、SV40感染と明確に関連する疾患はない。しかし、SV40のDNAはPMLやその他の疾患において同定されている。
Peters et al.(1980)は、PMLの1症例において、抗ウイルス抗体を用いた間接免疫蛍光法により、SV40を同定した。[脳脊髄液の細胞サンプルは抗JCV抗体による免疫蛍光法では調べられず、データはウイルス分離によって確認されなかった]。Scherneck et al(1981)は(1981)は、患者の脳のホモジネートを接種したCV1サル細胞を用いた細胞培養により、PML患者におけるSV40を同定した。SV40抗原はPMLの1例で免疫組織化学的に検出されたが(Hayashi et al.、1985)、ヒト脳腫瘍細胞での培養によるウイルスの分離の試みは失敗した。SV40と関連があると考えられた2例のPMLの脳組織を、in situハイブリダイゼーションと特異的プライマーを用いたPCRにより、SV40 VP1 DNA配列の存在について再検査した(Stoner & Ryschkewitsch, 1998)。これらの技術はすべてSV40の存在を確認することはできなかったが、JCVの存在は確認された。Eizuru et al(1993)はまた、PML組織に感染した細胞のLT免疫染色に基づき、SV40関連PMLの既往例でJCVゲノムを同定した。当初のSV40の同定は、免疫染色に使用した抗体の特異性の欠如によるものであると疑われていた。
また、解剖学的・神経学的に異常のある子供の脳脊髄液を接種したサル腎臓細胞培養によりSV40が回収された(Brandner et al., 1977)。しかし、ウイルス検出後60日までSV40中和抗体が検出されなかったため、SV40感染を確認することはできなかった。肺移植を受けた患者が、SV40感染に関連する可能性のある末期腎不全を発症した(Milstone et al. 2004)。この患者の腎臓生検と尿サンプルから、PCR、サザンブロット、およびDNA配列決定により、SV40 DNA配列(BKVやJCVは含まず)が検出され、診断が証明された。腎臓ではSV40の免疫組織化学が陽性であり、血清ではSV40の中和抗体が検出された。
また、巣状分節性糸球体硬化症患者の腎臓組織および尿サンプルにおいて、PCRによりSV40 DNAが確認された(Li et al 2002b)。
2.ヒトのがん
方法論的考察:症例対照研究デザインと症例系列研究デザイン
多くの研究が、がん患者から採取した腫瘍組織や血液中のポリオマウイルス感染マーカーの有病率を報告している。これらの研究の多くは、がんのない人の検体を「対照」としているが、こうした研究は、便宜的なサンプリング戦略が用いられていたり、比較群間の曝露測定の比較可能性に欠けることから、ワーキンググループは一般にケースコントロール研究とはみなさないことにした。特に、コントロールのコンビニエンス・サンプリングは、コントロール対象がソース集団を代表していない可能性がある。また、症例の腫瘍組織と対照群の正常組織(血液、尿、正常組織の生検など)の比較は、ポリオーマウイルスがこれらの正常組織に一様に存在するか、使用したアッセイで確実に検出できるかが不明であるため、バイアスがかかる可能性もある。しかし、これらの研究は、症例対照研究で調査されなかったがん部位に関する情報を提供し、正常組織および悪性化前の対照組織の両方との比較を含み、腫瘍組織と対照の便宜的サンプルとの比較、症例または対照の異なる組織の比較、および/または感受性集団(移植患者など)の所見を示しているため、ここでは症例シリーズとして考慮する。
2.1.プロスペクティブスタディ
プロスペクティブ研究には、SV40に汚染されたワクチンを接種した人を追跡調査したコホート研究や、がん診断前/対照選択前に得られたサンプルを用いてSV40感染のバイオマーカーを前向きに評価したケースコントロール研究などがある。これらの研究を表21(コホート研究)および表22(前向き症例対照研究)にまとめ、以下にレビューする。
表21
SV40に汚染されたワクチンに暴露された人々のコホート研究。
表22
がんとSV40のネステッドケースコントロール研究。
コホート研究の前提は、もしSV40が癌を引き起こすなら、癌の発生率や死亡率はワクチン接種を受けたコホートでワクチン接種を受けていないコホートより高くなる、というものである。これらの研究は、対象となるワクチンが生きたSV40に汚染されていたことを示す説得力のある文書があり、研究者がどの個人がそのワクチンを接種したかを特定できる場合に最も有効である。
研究者の中には、SV40汚染ワクチンを接種したことが分かっているコホートを積極的に追跡調査している者もいる。しかし、より一般的には、がん登録データを用いて、SV40汚染ポリオワクチンへの曝露が異なる出生コホートのがんリスクを評価することが行われている。SV40が殺傷型ポリオウイルスワクチンに含まれていたのは限られた期間(すなわち、広範なワクチン接種キャンペーンが開始された1955年から、残りの汚染されたワクチンロットが最後に使用された1963年初頭まで)であるため、出生年に基づいてコホートを定義することは、ワクチン接種状況を割り出す上で信頼できる方法である。1958年から1960年にかけて、南半球、東ヨーロッパ、アフリカの国々で、より高力価の感染性SV40に汚染された経口ポリオウイルス生ワクチン(OPV)の候補が、特定の場所で実地試験されたが、ロシアの汚染OPVはより広く、より長期間にわたって使用された。
ワクチン接種者のコホート研究に関連する仮定として、SV40に汚染されたワクチンを接種していない人(例えば、ポリオウイルス接種の研究では1963年以降に生まれた人)は、SV40への感染の頻度が低く、健康被害が少なかったというものがある。第1節で検討したように、汚染されたワクチンの接種以外のSV40の感染経路については不確実性が残っている。血清学に基づく研究では、SV40感染は米国と欧州の一般集団では一般的ではないと示唆されている(第1節参照)。SV40が一般集団で広く循環していない分、汚染されたワクチンの受領は、他に類を見ない有益な曝露となる。SV40がワクチンに基づく曝露以外の経路で獲得できるとしても、SV40に汚染されたポリオウイルスワクチンを受けた人は通常複数回接種しており、SV40に汚染されたポリオウイルスワクチンへの曝露は通常、動物モデルが癌への最も感受性が高いと示唆する幼児期または幼少期に起こった(セクション3)(Girardil et al.、1963)。
コホート研究の付加的な仮定は、ワクチン接種の有無によって定義されるグループ間で変化する重要な癌リスク因子が他に存在しないということである。このような交絡がSV40の測定可能な効果を不明瞭にするためには、提案された危険因子が一般的で、がんリスクに対して十分に強い影響を与える必要があるであろう。例えば、アスベスト曝露の経時的変化は、出生コホート間の中皮腫発生率の比較に影響を与えるかもしれない。また、追跡調査をがん登録に依存しているコホート研究は、がん確認の完全性やがんサブタイプの分類における経時的な変化の影響を受ける可能性がある。最後に、ほとんどの研究は1990年代までしかコホートを追跡しておらず、ポリオウイルスワクチン接種者の多くは幼児であったため、ポリオウイルスワクチン接種者のコホートは50歳に達していない。このため、年齢とともに発生率が上昇する一部のがん、特に中皮腫については、治療成績の数が限られている。
前向き症例対照研究では、症例と対照をSV40感染のバイオマーカー(通常、血清または血漿抗体)で比較する。SV40抗体のアッセイを使用する研究の問題点の1つは、一般集団で非常によく見られるBKVやJCVの自然感染により、交差反応する抗体が生成される可能性があるということである。この問題に対処するため、一部の研究では、交差反応するBKVやJCVの抗体を除去する対策がとられている。前向き研究では、症例診断前の血液サンプルを用いてSV40バイオマーカーを評価しており、がんの発生がバイオマーカーに影響を与える可能性は排除されている。しかし、癌と診断される何年も前に採取されたサンプルでは、その後のSV40感染を見逃してしまう可能性がある。
Fraumeni et al(1963)は、SV40で汚染された不活化ポリオウイルスワクチン(IPV)に曝露した後の米国における白血病死亡率の短期的傾向を報告した。米国では、小児(主に6-8歳)を対象としたIPV接種キャンペーンが1955年に始まり、当時はワクチンの供給量が限られていたため、各州に配布されたIPVのロットは少数であった。研究者らは、その後測定されたこれらのワクチンロットの汚染状況に基づいて、米国の各州をSV40曝露の3つのカテゴリーに分類した:なし(14州、190万人の子供)、低レベル(16州、370万人の子供)、高レベル(19州、390万人の子供)。1955年に6-8歳であった子供のうち、1950-59年の白血病関連死亡率は、高レベルの暴露を受けた州で最も高く、低レベルの暴露を受けた州で中間、SV40汚染ワクチンへの暴露がない州で最も低かった。しかし、このような白血病関連死亡率の差は、IPVが導入される前の1950年から54年にかけても明らかであった(ワクチン曝露以外の理由を指摘するもの)。1955年以降、IPVは6-8歳の年齢層以外の人々にも利用できるようになった。Fraumeniらは、国の死亡率データに基づき、25歳未満の様々な年齢層の人々の白血病関連死亡率において、1950-59年の間の時間的増加を観察しなかった。
Geissler (1990) は、ドイツ民主共和国の2つの出生コホートにおけるがん発生率を比較した。1959-61年の出生コホートは、86%が1960年から乳児としてOPVを受けていたため、SV40に曝露したと考えられた。OPVロットのSV40検査結果はGeisslerから発表されていないが、OPVのホルマリン処理が行われていないことから、SV40が存在する場合、力価は高くなるであろう(Shah & Nathanson, 1976)。1962-64年の出生コホートは、SV40の汚染がなくなった1963年からOPVを受けた。全国がん登録データに基づくと、脳腫瘍の全発生率は、SV40に曝露された出生コホート(1万人当たり28.7人)と曝露されていない出生コホート(1万人当たり30.1人)で同程度だった。また、複数の脳腫瘍のサブタイプについても、両コホートで同様の発生率であった。Geisslerは、4種類の脳腫瘍(神経膠腫および神経膠芽腫、乏突起膠腫、髄芽腫、海綿芽腫)の年齢別発生率を発表した。これらのがんの発生率は、SV40に暴露された出生コホートで高いように見えたが、研究者は、相対リスク、信頼区間、または統計的不確実性の評価を可能にする他のデータを提示しなかった。[Cutrone et al(2005)は、1960年代初頭以降に東ヨーロッパで使用されたOPVからSV40を検出し、旧ドイツ民主共和国の1962~64年に生まれた人々がワクチン接種によってSV40に曝露した可能性を示唆している]。
Olin & Giesecke (1998)は、SV40に汚染されている可能性のある米国産IPVを用いた1957年のワクチンキャンペーン後のスウェーデンにおける癌発生率について述べている。このワクチンキャンペーンは1946-53年生まれの学齢期の子供を対象としていた。1958年から、スウェーデンはスウェーデンの研究所で製造されたIPVを使用し、SV40を含まないとしていた。研究者らは、1960年から93年の癌登録データを調査し、被爆した出生コホート(1946-52年生まれ)の発生率を、それより少し前または後に生まれた非被爆の出生コホートの発生率と比較した。評価した悪性腫瘍は、脳腫瘍(特に上衣腫)、骨肉腫、中皮腫であった。結果は到達年齢別に示され、全体的な要約相対リスクはなく、統計的不確実性の尺度も含まれていない。したがって、がんリスクに対するSV40曝露の影響に関する証拠があるかどうかを判断することはできない]。それにもかかわらず、年齢別の相対リスク推定値のほとんどは1.00に近く、研究者たちは、SV40に暴露された出生コホートにおけるがんリスクの上昇はないことを示すと解釈した。[相対リスクには一貫したパターンがなく、要約した相対リスクや信頼区間は提供されていない。スウェーデンの学童のこのコホート内では、症例は非常に少ないと思われる。スウェーデンのワクチンにSV40が含まれているかどうかは不明である]。
Strickler et al(1998)は、Surveillance, Epidemiology and End Results(SEER)プログラムに参加し、全米人口の約10%をカバーする米国の9地域のがん登録データを用いてがん発生率を評価した。この研究者は、Shah & Nathanson (1976)の報告を引用し、1963年以前に米国で使用されたIPVの10-30%に生きたSV40が含まれていると推定した。1961年までに、米国では20歳未満の小児の88%、1歳未満の乳児の55%が1回以上のIPVの接種を受けていた。1963年以降、米国ではIPVにSV40の混入はない。1947-52年生まれのコホート(1955年またはその直後に子供として被爆)、1956-62年生まれのコホート(乳児として被爆)、1964-69年生まれのコホート(1963年以降に生まれ、未被爆)であった。SEERのデータを用いて、Stricklerらは、SV40に曝露された2つの出生コホートのいずれにおいても、非曝露の出生コホートと比較して、対象がん(上衣腫、脳腫瘍全体、骨肉腫、中皮腫)の発生率が上昇しないことを発見した。[作業部会は、がん登録を利用した研究は、時間の経過とともにがん登録の質の変化の影響を受ける可能性があることに言及している。しかし、この研究の長所は、評価した期間中一貫して非常に質の高いと考えられるSEERデータを使用していることである。本研究では、Fisher et al(1999)とほぼ同じがん登録データを使用した。(1999)とほぼ同じがん登録データを使用したが、解析方法は異なっている。
Strickler et al(1999)は、その後の簡単な報告で、SEERのデータを用いてSV40汚染IPVへの暴露と髄芽腫のリスクとの関連を評価し、その結果を拡張した。1956-62年出生コホート(乳児の時にSV40汚染IPVに曝露)と1947-52年出生コホート(子供の時に曝露)は、1964-69年出生コホート(非曝露)と比較してリスク上昇を認めないことがわかった。また、コネチカット州のデータを用いて、0-4歳児の髄芽腫の発生率は、1950-69年の間、SV40汚染IPVの使用と関連して増加しなかったと報告した。
Fisher et al(1999)は、SEERのデータを用いて、SV40に汚染されたIPVへの曝露量が異なる2つの出生コホート(1955-59年出生コホート(曝露)および1963-67年出生コホート(非曝露)の米国における癌発生率を調査した。研究者らは、追跡調査中に到達した年齢の違いをコントロールするために、これらのコホートにおける18~26歳の人々のがんリスクに限定して分析を行った。[結果は、Strickler et al(1998)で発表されたものと同様であった。この研究の限界の1つは、2つの出生コホートにおけるがん発生率の比較について信頼限界やP値が提示されていないことである。曝露されたコホートでは、中皮腫の発生率の増加が示唆された(曝露された6例に基づく相対リスク[RR]、2.78[95%信頼区間(CI):0.64-19.0]);比較として、Strickler et al(1998)は、同様の曝露および非曝露出生コホートを比較して、95%信頼区間が広く(0.67-13.11)、3.00という相対リスクを示した。[Strickler et al(1999)の研究集団と重なる部分が多い。(1999)の研究集団と大きく重複しており、結果は一致している]。
Carroll-Pankhurst et al.(2001)は、新生児期にSV40に汚染されたワクチンに曝露されたことが知られている米国のコホートの35-37年の追跡調査について報告した。1960-62年、オハイオ州クリーブランドの合計1073人の新生児が、ポリオウイルスワクチンの免疫原性の研究に参加した。そのうち86%がOPVを、14%がIPVを接種した。その後の検査で、この試験で使用されたすべてのワクチンロットに、さまざまな力価の生きたSV40が含まれていることが判明した。Fraumeniらによる以前の報告(1970)では、生SV40による死亡はなかったとされている。(1970)は、1968年まで癌による死亡がなかったことを指摘し、Mortimer et al(1981)の報告は、1979年までこれらの個人のうち1人だけが新生物(「低悪性度」の唾液腺腫瘍)を発症していたことを述べている。彼らの更新報告において、Carroll-Pankhurst et al.(2001) は、このコホートにおけるがん死亡率を、米国の全国死亡診断書登録に基づく予想死亡率と比較した。癌による死亡は4例のみであり、これは上昇を意味しない(RR, 1.26; 95% CI, 0.34-3.23).2人の死亡は白血病によるものであったが、これらは異なるタイプのものであり、有意な過剰を構成するものではなかった(RR, 4.19; 95% CI, 0.51-15.73).2人の死亡は精巣がんによるものであった(RR, 36.98; 95% CI, 4.47-133.50) [これは、被験者が都市の貧困地域から集められたため、社会経済的要因による精巣がんの遅い診断や治療不良によるものかもしれない。精巣癌とSV40との関連は別段指摘されていない。この研究の限界は、規模が小さいことと、再現性がないことである。長所は、汚染されたワクチンによるSV40への曝露を前向きに記録したことと、この曝露が、動物実験に基づきSV40が癌に最も強く影響すると予測される出生直後に起こったことである。この研究は、具体的に汚染が証明されたポリオウイルスワクチンを接種したことが分かっている人々を追跡調査した点でユニークである。複数のがんによる死亡数は増加せず、がんの総死亡率も増加しなかった。バイアスは、相対リスクが観察されたがんについてのみ報告されているため、リスクが上昇する割合が高くなり、観察例がない複数のがんについては相対リスクが報告されていないことである]。
Engels et al(2003a)は、デンマークにおけるSV40に汚染されたIPVの受領に関連する癌リスクについて報告した。IPVは1955年4月にデンマークで初めて投与された。デンマークの公衆衛生当局は、特に小児を対象とした協調的なワクチン接種キャンペーンを実施し、この努力は1960年代初頭まで維持された。1962年4月の時点で、生後9カ月以上の小児の約90%がIPVを少なくとも1回接種していた。デンマークのポリオウイルスワクチンは、米国のワクチンと異なり、単層組織培養法で培養されており、複数のマカクの腎臓組織をプールするため、SV40が混入する可能性が高くなる。1961年にデンマークのIPVを検査したところ、ワクチンキャンペーンに使用されていた評価済みの9ロットのIPVすべてに、生きたSV40が含まれていた。1963年からデンマークのすべてのIPVには、SV40を含まないようにした。デンマークでSV40に汚染されたIPVが使用されていた期間に基づき、3つの出生コホートが特定された:1946-52年出生コホート(ワクチンが初めて利用可能になった直後の1955年に接種された(幼児期にSV40汚染IPVに曝露)、1955-61年出生コホート(約9カ月齢またはその後すぐに接種された(乳児期に曝露)、1964-70年出生コホート(ワクチンがSV40を除去した後に生まれたため未曝露)。ワクチン未接種のコホートと比較して、中皮腫、上衣腫、脈絡叢腫瘍、骨腫瘍、白血病、非ホジキンリンパ腫(NHL)など、調べたすべてのがんについて、ワクチン未接種の2つの出生コホートで同様の発生率がみられた。[この研究の強みは、ワクチンの高い汚染率と同時期の記録である]。
Strickler et al(2003)は、米国における中皮腫の発生率を出生年との関連で評価した。SV40への曝露の評価は、1961年の国勢調査に基づき、潜在的に汚染されたIPVを過去に少なくとも1回受けたことのある米国人口の年齢別比率を記述したものであった。Stricklerらは、1975-97年のがん登録の追跡調査を用いて、75-84歳または85歳以上の男女における中皮腫の発生率が時間的に増加していることを報告したが、これらの年齢層はSV40汚染が存在した年にIPVを受けた可能性は低かった。これに対して、1955-61年にIPVに多く暴露されたであろう若年層では、中皮腫発生率は大幅に低く、時間の経過とともに一定または減少していた。隣接する出生コホートでは、中皮腫発生率の差は、潜在的に汚染されたIPVへの曝露の有病率の差と相関していなかった。例えば、1948-57年出生コホートと、曝露頻度の低い1936-47年出生コホートとの比較では、中皮腫発生率に差はなかった[RR、0.98;95%CI、0.84-1.15、男性;RR、1.12;95%CI、0.94-1.32、女性;]。中皮腫の発生率は年齢とともに増加するため、この研究の長所は、追跡期間中に成人期後半に達した出生コホートを評価したことである。アスベストへの曝露はこれらの分析で評価されていないため、SV40の効果を不明瞭にする可能性がある。しかし、推定されたSV40の効果は男女とも同様であったため、中皮腫のリスクはアスベストへの曝露によるものとは考えにくい。SV40の効果は、男性よりもアスベストにさらされる頻度が低い女性でより強くなることが予想される]。
Rollison et al(2003)は、米国メリーランド州ワシントン郡の一般集団コホートにネストした前向き症例対照研究の結果について述べた。この研究には、脳腫瘍の44例が含まれ、そのほとんどが膠芽腫であった。血清サンプルは、SV40中和抗体について評価された。抗体の有病率は、症例と対照で同一であった(オッズ比[OR]、1.00;95%CI、0.30-3.32)。[血清サンプルはがん診断前(本研究では診断の0.6~22.3年前)に採取されたため、SV40感染が抽選日以降に起こった場合には、脳腫瘍との関連が見逃された可能性がある]。
Rollison et al(2005a)は、Rollison et al(2003)に記載されているように、米国メリーランド州の同じ一般人口コホート内に入れられた。NHLの前向きケースコントロール研究の結果について述べている。SV40に対する血清抗体は、VLP ELISAを用いて測定された。癌のない対照群と比較して、NHL症例(癌登録によって確認された)はSV40血清陽性を示す可能性が高かった(OR, 1.97; 95% CI, 1.03-3.76).しかし、SV40抗体レベルとNHLリスクとの間に用量反応関係は観察されなかった。[抗体レベルは、1回の希釈におけるELISA吸光度に基づいて評価されたが、これは強固な定量的評価を提供しないアプローチである]。さらに、SV40抗体反応性の大部分は、BKVまたはJCV VLPの添加によって阻止することができた。SV40特異的反応性(すなわち、BKVまたはJCV VLPによって阻止することができない反応性)は、NHLと有意に関連していなかった(OR, 1.51; 95% CI, 0.41-5.52; 4陽性例に基づいている)。血清サンプルは、NHL診断の中央値10.8年前に症例から採取された。[Kjaerheim et al(2007)については後述するが、もし感染が採血後に起こり、癌の発生に近い時期であれば、SV40感染との関連は見逃された可能性がある。それにもかかわらず、この研究の強みは、診断前の抗体測定が病気の状態に影響されなかったことである]。
Thu et al(2006)は、1964年以前のIPV への曝露に関連して、1953年から 97年にかけてノルウェーで発生した癌について報告した。彼らは、1956年から57年にかけて、ノルウェーはデンマークで製造されたIPVを使用したが、Engels et al(2003a)に記載されているように、SV40に広く汚染されていたことを指摘している。1957年から1963年まで、ノルウェーは米国産のIPVを使用したが、これも汚染されていた可能性がある。これらのワクチンへの曝露は出生年によって異なり、1943-62年生まれの人のワクチン接種率(85%以上)が最も高かった。研究者らは、全国がん登録データを用いて、出生コホートとの関連でNHLの発生率を評価した。彼らは、様々な出生年について曲率効果を推定した。これは、遅い出生コホートと早い出生コホートの罹患率の変化率の比に相当する。Thuらは、1928-32年の出生コホートにおいて、男性(curvature effect, 1.18; 95% CI, 0.97-1.43)および女性(curvature effect, 1.34; 95% CI, 1.08-1.66) 共にNHL発生率が正の曲線効果(すなわち加速)であることを認めた。しかし、これら2つの出生コホートは、SV40に汚染されたIPVへの曝露の有病率が同程度であった(すなわち、1928-32出生コホートでは有病率20-40%、1933-37出生コホートでは40-50%)。また、隣接する出生コホート間には、SV40汚染IPVへの曝露差に関する他の有意な曲率効果は観察されなかった。[したがって、曲率効果とSV40に汚染されたIPVへの曝露の有病率の差を関連付ける一貫したパターンは存在しない]。同様に、曝露された出生コホートでは、リンパ球性白血病や形質細胞新生物の曲率効果は観察されなかった。
Price et al(2007)は、SV40に汚染されたIPVへの曝露量が異なる出生コホートについて、英国における中皮腫死亡率について記述している。IPVは、1956年から61年にかけて英国で行われたワクチン接種キャンペーンで使用された。Priceらは、英国のIPVのSV40汚染に関する検査について述べていない。1962年、英国はSV40汚染のないOPVに切り替えた。Priceらは、いくつかの出生コホートを検討した:1951-55年および1956-60年はSV40に汚染されたIPVに暴露された可能性があると考えられ、1962-66年は暴露されていないと考えられる。全国登録の中皮腫死亡データを用いて、中皮腫による年齢標準化死亡率は、男性(RR, 2.4; 95% CI, 1.2-5.0)と女性(RR, 3.8; 95% CI, 1.0-14)の両方で、1962-66出生コホートより1951-55出生コホートで大きかったことを発見した。中皮腫の死亡率も、1956-60年の出生コホートにおいて、女性では境界線上の上昇を示したが(RR, 3.5; 95% CI, 0.93-13)、男性では見られなかった(RR, 0.93; 95% CI, 0.39-2.3).[このパターンは、ワクチンへの曝露に関連したリスク上昇と明確に一致するものではない。この研究の限界は、コホートが38歳までしか追跡されていないため、中皮腫の死亡率が非常に低いことである。また、アスベストへの曝露は出生年によって異なる可能性が高いため、アスベストによる交絡効果を排除することはできなかった]。
Kjaerheim et al(2007)は、一般人口から抽出された大規模コホートである。Janus Serum Bankに含まれるノルウェーの前向きケースコントロール研究の結果を報告した。このコホートの中皮腫症例(1973~2003年に診断された)は、ノルウェーのがん登録のデータを用いて特定され、年齢、性別、採血日、居住地の郡について3:1の割合でがんでない対照者とマッチングされた。1972年、すなわち症例診断の0.4-30年前に得られた血清サンプルを用いて、SV40への曝露または感染に関するいくつかの尺度が評価された。SV40のVP1タンパク質に対する抗体を測定するELISA法を用いると、高い割合で反応性抗体が認められたが、有病率の差は有意ではなかった(症例65%対対照56%、OR, 1.5; 95% CI, 0.8-2.9 )。SV40 VP1抗体はBKVやJCVに比べ弱く、ほとんどのSV40抗体はこれらのウイルスのVP1タンパク質との競合によってブロックされた。遮断後、SV40 VP1血清反応性の有病率は、症例と対照の間で差がなかった(14%対11%、OR, 1.5; 95% CI, 0.6-3.7).さらに、SV40中和抗体を示したのは1例のみであった。さらに、ELISA法で測定したSV40 LTに対する抗体を持つ割合に関しても、患者と対照者に差はなかった(18%対14%; OR, 1.4; 95% CI, 0.6-3.2).この研究の長所は、十分に定義された集団からサンプリングしたこと、症例のがん発症前にSV40感染状態を測定したこと(疾患効果がないこと)である。また、この研究ではSV40感染について複数の補完的な尺度を用いており、異なる尺度によってがんとの関連性が同様であることが長所である。ノルウェーでは、1956年から62年にかけて、潜在的に汚染されたワクチンを用いたポリオウイルス予防接種キャンペーンが実施された。したがって、もしSV40がワクチン接種によって獲得されたのであれば、症例は血清学的に感染の証拠を示すと予想された。しかし、SV40の感染が中皮腫の診断に近い時期、つまり一部の被験者で1972年の採血後に起こったのであれば、この研究は関連性を見逃していたかもしれない。
2.2.ケースコントロール研究
SV40とがんとの関連を調べた症例対照研究では、一般に2つのアプローチが用いられてきた。1つは、SV40に汚染されたワクチンに過去にさらされたことがあるかどうかを、がん患者と対照者の間で比較するケースコントロール研究である。この方法は、ワクチン接種者のコホート研究(セクション2.1でレビュー)と同じであり、コホート研究と同様に、これらの研究の妥当性は、ワクチン暴露の評価とワクチンが生きたSV40を含んでいたという証拠の質に大きく依存する。第二の方法は、症例と対照をSV40感染のバイオマーカー(典型的には血清または血漿抗体)に関して比較するものである。前向き症例対照研究に関して述べたように、SV40抗体の測定法を用いる研究の一つの問題は、一般集団に非常に多いBKVやJCVの自然感染により、交差反応する抗体が生成する可能性である。症例のがんの診断後に得られたサンプルを使用すると、SV40の感染状態(すなわち疾患効果)を評価する際にアーティファクトが生じる可能性があるが、SV40への事前の暴露や感染を捕捉できるという利点がある。
2.2.1.中皮腫(ちゅうひしゅ)
SV40への曝露または感染と中皮腫との関連を評価したケースコントロール研究が3件ある(表23)。これらの研究の一般的な限界は、中皮腫の症例数が少ないことである。
表23
中皮腫とSV40の症例対照研究。
Strickler et al.(1996)は、中皮腫患者と悪性でない消化器疾患を持つ対照者の血清サンプルを用いた米国での研究結果を報告した。SV40中和抗体の有病率は、中皮腫患者(9%)と対照者(3%)の間で有意な差はなかった[粗OR、3.2;Fisher exact testによるP= 0.62]。この研究では、アスベスト暴露を測定または調整していない]。
Rollison et al.(2004) は、1959-61年に兵役に就いた米国陸軍退役軍人を評価した。この3年間の入隊期間のある期間には、すべての陸軍新兵に不活化アデノウイルスワクチンが接種されたが、他の期間にはこのワクチンは使用されなかった。新兵は入隊日によりワクチン接種群と非適用群に分けられた。[このアデノウイルスワクチンにはSV40が含まれていた可能性が高い。なぜなら、使用した組織培養系では、SV40がヘルパーウイルスとして存在しないとアデノウイルスの増殖が悪く、製造時に加えたホルマリンではSV40が完全に不活化されないためだ。さらに、後に行われた3ロットのアデノウイルスワクチンの試験では、生きたSV40が検出され、初期の試験でこのワクチンを接種した9人の新兵の100%がSV40血清転換を示しました]。Rollisonらは、1969年から96年の間、すなわち兵役に就いてから35年までの間に、国立退役軍人局のデータベースを用いて中皮腫の症例と対照被験者(結腸または肺がんの患者)を特定した。アデノウイルスワクチン接種の有無は中皮腫リスクと関連していなかった(OR, 1.49; 95% CI, 0.38-5.88 )。[本研究の限界は、すべての被験者がSV40に汚染されたIPVに曝露された可能性が高いことだが、米国におけるIPVはアデノウイルスワクチンほどSV40に均一に汚染されておらず、2.したがって、SV40に汚染されたアデノウイルスワクチンの接種と中皮腫との関連を、IPVの接種によって抑制できたかどうかは不明である。肺がんや、より少ない程度ではあるが大腸がんは、アスベストへの曝露と関連している。したがって、これらのがんの患者を対照として使用することで、アスベストの交絡作用の可能性をいくらか軽減することができる]。
Bolognesi et al.(2005)は、1996年から2000年にかけてイタリアで中皮腫患者を症例対照研究として募集した。研究者らは、健康または良性肺疾患とされる対照被験者と肺がん患者についても評価した。中皮腫患者19人のうち2人(11%)、健康か良性の肺疾患を持つ対照者22人のうち0人(0%)の末梢血T細胞から、PCR法によりSV40 DNAが検出された。したがって、オッズ比は無限大である。しかし、この有病率の差は有意ではない[Fisher exact testによるP= 0.21]。また、末梢血T細胞で検出可能なSV40 DNAの有病率(18人中2人、11%)は、肺がん症例でも同様に認められた[肺がんはSV40と関連するとは考えられていないにもかかわらず、]。[年齢による交絡の可能性があり、対照群は症例より若かったが、その差は統計的に有意ではなかった。SV40DNAの結果は被験者の一部でしか得られず、評価された被験者がどのように選ばれたかは明らかでない。症例の大部分はアスベストへの曝露を報告しているが、対照群ではアスベストへの曝露を報告したのは少数派であった]。
2.2.2.血液学的悪性腫瘍
SV40と血液学的悪性腫瘍との関連を評価したケースコントロール研究を表24に要約した。これらの研究のほとんどは非ホジキンリンパ腫を対象としているが、他のリンパ系新生物や白血病については限られたデータしか得られていない。
表24
血液学的悪性腫瘍とSV40のケースコントロールスタディ。
StewartとHewitt(1965)は、英国を対象とした初期の研究で、1956年から60年にかけて白血病で死亡した症例児と同時期の対照児のワクチン接種歴を比較した。評価期間中、英国では不活化ポリオウイルスワクチン(Roden, 1964)が使用され、症例と対照の間でポリオウイルスワクチン接種を受けた割合はほぼ同じであった。[この報告は非常に簡潔であり、調査員による詳細な説明はほとんどない。症例の死亡年月日からすると、すべてのワクチン接種は1963年以前に行われたことになるが、ポリオウイルスワクチンのSV40汚染のレベルに関する情報は含まれていなかった]。
Holly & Bracci (2003) は、米国における集団ベースのケースコントロール研究の結果を報告した。NHL症例は癌登録によって同定され、対照は一般集団から無作為抽出または健康管理記録によって選ばれた。研究対象者は、ポリオウイルスワクチンの接種の有無や接種日などの病歴項目について質問票による回答を行った。生SV40がポリオウイルスワクチンに含まれていた可能性がある1963年以前のポリオウイルスワクチン接種歴を自己申告した場合、最も一般的な2つの亜型である濾胞性リンパ腫(OR, 1.0; 95% CI, 0.78-1.4) およびびまん性大細胞リンパ腫(OR, 0.81; 95% CI, 0.63-1.0 )を含む調査したいずれのNHL亜型のリスク上昇と関連していない。[本研究の限界は、被験者の幼児期からのワクチン接種イベントの記憶が不正確であった可能性があり、それが結果に偏りを与えた可能性があることである。米国では全国的なワクチン接種計画があったため、症例も対照も頻繁にワクチン接種を受けていた可能性がある]。
De Sanjosé et al.(2003) は、スペインにおけるリンパ腫の症例対照研究を実施した。4つの病院からB細胞新生物(n= 485、多くはNHLだが形質細胞骨髄腫も含む)、ホジキンリンパ腫(n= 57)、T細胞リンパ腫(n= 35)の症例が登録された。コントロール(n= 587)は、同じ病院で他の病気で治療を受けた患者である。SV40に対する抗体は、SV40 VLPを組み込んだELISAを使用して、これらの人々で測定された。全体として、SV40の血清有病率は、コントロールよりも症例で低かった(OR, 0.61; 95% CI, 0.38-0.95).B細胞新生物、ホジキンリンパ腫、T細胞リンパ腫の個々のサブタイプを持つ症例では、SV40血清価は有意に高くなかった。さらに、血清陽性の被験者に存在するSV40抗体のレベルは、SV40に感染したサルに見られるよりもはるかに低く、被験者の血清をBKV VLPとインキュベートすると、これらのレベルは減少した[SV40反応性の多くはBKVとの交差反応によることが示唆される]。
米国を対象としたケースコントロール研究は、関連する2つの報告書、Engels et al.(2004b,2005).Engelset al. (2004b)では、研究者は724人のNHL患者と622人の一般住民の対照を評価した。症例と対照者は、人口統計学的および教育水準において類似しており、解析は性別、人種、出生年、および調査地で調整されている。血清は、2つの独立した研究所でSV40 VLP ELISAを用いて抗体検査が行われた。一方の研究室では、SV40血清陽性は対照よりも症例の方が少なかった(OR, 0.68; 95% CI, 0.46-1.00 )、もう一方の研究室では、症例と対照は同様の血清有病率だった(OR, 1.02; 95% CI, 0.71-1.47). SV40血清陽性者のうち、SV40抗体の大部分は非特異的であり、BKVまたはJCV VLPと血清をインキュベートすることにより、SV40反応性が相殺される可能性があることがわかった。SV40特異的抗体を持つ割合は、評価対象者の中で低く、症例とコントロールの間に差はなかった。
関連する症例対照研究において、Engels et al(2005)は、親症例対照研究(Engels et al 2004b)の参加者のサンプルで、SV40 LTに対する抗体を測定した。研究者は、すべてのSV40 VLP 抗体陽性被験者と、BKV VLP 抗体状態および症例対照状態によって定義された層でサンプリングした。SV40 VLP 抗体陰性被験者で、SV40 および BKV VLP 抗体状態に基づいて選択されたサンプルについて評価した。NHL症例のうち、LTに対する測定可能な抗体を有するのはわずか6%であり、抗体のレベルは低かった。さらに、SV40 LTに対する抗体の有無は、NHLとは関連していなかった(OR, 1.2; 95% CI, 0.3-4.6).研究者が使用したELISAは、SV40関連腫瘍を持つハムスターのSV40 LTに対する強い抗体反応を示すことができ、その感度を実証した。[この研究の強みは、LTに対する抗体の測定であり、LTの発現はSV40を介した形質転換に必要であると考えられている]。
NHL は、2.2.1 節で中皮腫と関連付けて述べたケースコントロール研究であるRollison et al(2004)でも評価されている。NHLの症例と結腸癌または肺癌の対照者を軍の退役軍人健康データベースを用いて同定し、SV40で汚染されたアデノウイルスワクチンを軍が使用していたことを追跡した米軍への入隊日について症例と対照者を比較検討した。アデノウイルスワクチンの接種は、NHLのリスクと関連しなかった(OR, 0.98; 95% CI, 0.65-1.47).
2.2.3.脳腫瘍(のうしゅよう
脳腫瘍とSV40の関連を評価したケースコントロール研究を表25に示す。これらの研究は様々な脳腫瘍を評価したが、ケースシリーズでSV40との関連が示唆された2つの稀なサブタイプである上衣腫や脈絡叢腫瘍を特に検討しなかった(Bergsagel et al., 1992)。
表25
脳腫瘍とSV40の症例対照研究。
Brenner et al(2003)は、米国において、神経膠腫、髄膜腫、音響神経腫の成人患者を対象とした病院ベースの症例対照研究を実施した。対照は、様々な非悪性疾患で同じ病院に入院した患者であった。研究者らは、ポリオウイルスのワクチン接種歴(接種年、接種経路を含む)に関する調査票項目を通じて、SV40曝露状況を評価した。3種類の脳腫瘍のいずれにおいても、全体として、あるいはワクチンの種類(不活化ワクチンまたは経口ワクチン)、接種暦年によって、ポリオウイルス接種とがんとの間に有意な関連性は認められなかった。[本研究の限界は、成人の被験者が幼少時のワクチン接種状況を正確に思い出すことが困難であったことである。不正確な記憶の可能性を考慮し、被験者のかなりの割合が1955年以前にポリオウイルスワクチンを受けたと報告しているが、米国での大規模キャンペーンはこの年まで開始されていなかった].
Rollison et al.(2004) は、米国陸軍退役軍人における脳腫瘍とSV40 汚染アデノウイルスワクチンの接種との関連性を調査した。[この研究では中皮腫と非ホジキンリンパ腫も評価されているため、詳細は上記2.2.1項と2.2.2項に記載されている]。研究者らは、脳腫瘍とアデノウイルスワクチンの接種歴との間に関連はないことを明らかにした(OR, 0.76; 95% CI, 0.48-1.20 )。脳腫瘍の組織学的サブタイプに関するデータは得られていない。
2.2.4.その他のがん
表26は、他の悪性腫瘍とSV40の関連を評価した症例対照研究の結果をまとめたものである。
表26
雑多な癌とSV40の症例対照研究。
Stewart & Hewitt (1965)は、白血病を評価した同じ報告書(セクション2.2.2参照)で、イングランドにおける白血病以外のがんについても評価している。白血病以外のがんで死亡した小児と対照小児について、予防接種歴を比較した。ポリオウイルス予防接種を受けていた症例児と対照児の割合に差はなかった。この簡単な報告書には、対象となった白血病以外のがんの種類、対照の選択方法、ポリオウイルスワクチンがSV40に汚染されている可能性についての詳細は記載されていない。評価期間中、イギリスは不活化ポリオウイルスワクチンを使用していた(Roden, 1964)。
Innis(1968)は、1959年から67年にかけて、オーストラリアで病院ベースの症例対照研究を実施した。症例は様々な特定不能の悪性腫瘍の小児で、対照は同じ病院に入院している小児から抽出し、性および年齢を症例と一致させた。医療記録の調査により、ワクチン接種に関するデータが得られた。ポリオウイルスワクチン接種と小児のがんリスクとの間に関連が認められた。この関連は、1歳以上の小児では統計的に有意であったが[粗OR、1.69;95%CI、1.25-2.29;P< 0.0005]、それ未満の小児では認められなかった[粗OR、1.61;95%CI、0.81-3.25]。[1歳以上の小児の中には、1963年以前にワクチン接種を受けた者もいると思われるが、この研究の限界は、研究者がポリオウイルス・ワクチンの接種日を記述しておらず、オーストラリアにおけるポリオウイルス・ワクチンの汚染頻度やレベルも記述していないことである。したがって、小児がSV40に汚染されている可能性の高いポリオウイルスワクチンを接種したかどうかは不明である。もう一つの限界は、癌の種類が特徴づけられていないことである。また、社会経済的地位が低い子どもほどポリオウイルスワクチンの接種を受けにくい場合、社会経済的地位による交絡がある可能性がある。また、入院がワクチン接種の可能性と関連している場合、対照シリーズに偏りがあった可能性もある。
Strickler et al(1996)は、骨肉腫に対する結果を報告した。(1996)は、骨肉腫に関する結果を報告した。研究者たちは、米国で骨肉腫の症例と悪性でない消化器疾患のコントロールから採取した血清サンプルを評価した。SV40中和抗体の有病率は、2つのグループで同一であった。[この研究の限界は、骨肉腫の症例数が少ないことである。また、骨肉腫の症例は、別のケースシリーズにマッチングされた対照群よりも若かった。セクション2.2.1参照]。
Carter et al(2003)は、米国で前立腺がん症例と対照者におけるSV40 VLPに対する抗体を測定した。SV40血清反応性は、症例の5.6%、対照の8.3%に観察された。この研究では、骨肉腫の子供122人も含まれており、そのうちの2.5%にSV40抗体が認められたが、同様の年齢の対照者は評価されていない。競合阻害実験では、SV40抗体の反応性はBKVまたはJCV VLPの添加によってすべて阻害され、SV40抗体が非特異的であることが示された。この研究の限界は、前立腺がんの親ケースコントロール研究からの被験者の選択方法に関する不十分な記述である。
2.3.感受性の高い集団
2.3.1.子供たち
幼児は、SV40の発がん性影響に対して特に感受性の高い集団であると思われる。セクション3で述べたように、動物における実験結果は、発癌効果は新生児期に暴露されたときに最も強く、年齢とともに急激に低下することを示唆している(Girardi et al、1963)。このような結果は、SV40に汚染されたポリオウイルスワクチンを受けた子どもたち、特に乳児のときに、がんリスクが上昇することを示唆している。セクション2.2.1で検討し、表21および表22に示したように、SV40汚染IPVを受けた幼児のコホート研究のほとんどは、がんリスクの上昇を確認していない。これらの子供の多くは、SV40に汚染されたIPVを複数回接種(すなわち非経口的な被爆)している。Carroll-Pankhurst et al(2001)による研究は、新生児期(生後3日間)に被曝した1073人のコホートについて述べているので、特筆すべきものである。これらの新生児はすべて、後に生きたSV40を含むことが証明されたポリオウイルスワクチンを接種した。35年間の追跡調査の結果、がんによる死亡は4例のみであり、これは過剰ではなく、発生したがん死亡(白血病2例、精巣がん2例)はSV40感染の影響を示唆していない(2.2.1項および表21も参照)。
2.3.2子宮内でSV40に曝露される可能性のある人々
妊娠中に潜在的に汚染されたポリオウイルスワクチンを接種した女性から生まれた子供のがんリスクは、2つの研究(1つのケースコントロール研究、1つのコホート研究とネステッドケースコントロール研究を組み合わせた研究)で評価された。これらの研究は、SV40の子宮内感染後のがんリスクに関する情報を提供していると考えることができる。[このテーマに関する症例対照研究(レトロスペクティブおよびコホート内のネスト研究)およびコホート研究をそれぞれ表27および表28に示す。
表27
SV40への胎内曝露の可能性に関連する癌の症例対照研究。
表28
SV40に暴露された感受性集団のコホート研究。
Farwell et al(1979)は、小児脳腫瘍と妊娠中のIPVへの母親の曝露との関連を症例対照研究により評価した。1956-62年(母親のワクチン接種により胎内曝露が可能であった期間)に生まれ、診断時に0-19歳であった脳腫瘍の小児が、米国のコネチカット腫瘍登録を通じて同定された。対照児は出生証明書の検索により同定した。研究者らは、これらの小児を出産した産科医に、母親が妊娠中にポリオウイルス・ワクチンの接種を受けていたかどうかを尋ねた。生年月日から、ワクチン接種はすべて、米国のポリオウイルスワクチンがSV40に汚染された1963年以前であったと考えられる。髄芽腫の子供15人のうち10人(67%)、神経膠腫の子供23人のうち8人(35%)、その他の脳腫瘍の子供14人のうち1人(7%)の母親は、対照の子供38人のうち8人(21%)と比較して妊娠中にワクチン接種を受けていた。全体として、母親のワクチン曝露と小児の脳腫瘍の発生との間には境界的な関連があった[粗OR、2.15;95%CI、0.76-6.54]。ワクチン接種の差は、髄芽腫[粗OR、7.5,95%CI、1.68-35.39]で有意であったが、神経膠腫[粗OR、2.0,95%CI、0.53-7.45]や他の脳腫瘍では見られなかった。
Engels et al(2004a)は、ポリオウイルスワクチンへの曝露に関連するコホート解析と、母親のSV40抗体状態との関連性を評価するネステッドケースコントロール研究の両方を含んでいる。コホート研究では、Collaborative Perinatal Projectに参加した54 796人の小児におけるがんリスクを評価した。Collaborative Perinatal Projectは、1959-66年に米国で妊娠した女性を登録し、その後、その子供を追跡調査したコホート研究である。子供たちは、母親が妊娠中にポリオウイルスワクチン(主にIPV)を接種したかどうか、接種した場合はそのワクチンが1963年以前に接種されたかどうかによって分類された。8年間の追跡調査において、母親が1963年以前にポリオウイルスワクチンを接種した子どもは、母親がワクチンを接種していない、または1963年以降にポリオウイルスワクチンだけを接種した子どもと比較して、血液悪性腫瘍(主に白血病、RR, 2.5; 95% CI, 1.1-5.6) および神経腫瘍(RR, 2.5; 95% CI, 1.0-6.3 )のリスクが増加した。その他の雑多な種類のがんについては、リスクは上昇しなかった(RR, 1.2; 95% CI, 0.3-4.6).小児に最も多く見られた神経腫瘍の種類は神経芽細胞腫であり、母親のポリオウイルスワクチン曝露はこのがんのリスク上昇と関連していた(RR, 8.2; 95% CI, 1.6-43).[この研究の強みは、母親の妊娠中にポリオウイルス・ワクチンの接種を同時期に記録したことであり、症例の母親と対照の母親との間でワクチン接種状況の想起に差が生じないことである]。
また、同じ報告書の中で、Engelsらは、これらの母親から採取した血清について、妊娠中のSV40抗体の血清転換を調べるネステッドケースコントロール研究を発表している。結果は、すべてのがん種を合わせて発表された。妊娠中、46例中3例の母親がSV40プラーク中和アッセイで血清転換を示し(子供は神経芽腫、白血病、線維肉腫を発症)、50例中4例の母親がSV40 VLP ELISAで血清転換を示した(子供は神経芽腫2、アストロサイトーマ1、白血病1)。神経芽腫を発症した子供の母親で、両方の測定法で血清転換を示したのは1人だけであった。血清転換率は症例と対照の母親の間で有意な差はなかったが、VLP ELISAによる結果は境界線上の有意差(OR, 4.0; 95% CI, 1.0-15.7 )があった。[SV40のセロコンバージョンが子どものがんと関連していないこと、子どもががんを発症した母親のセロコンバージョンが少ないことから、本研究は、コホート研究で見られたワクチン接種とがんの正の関連が、母親のワクチン接種によって感染したSV40によるものだという結論を強く支持するものではない。神経芽細胞腫は幼児期に発生する特異な腫瘍であり、それ以外にはSV40との関連は認められていない。本研究は、Rosa et al(1988)による先行報告を、より長期間の追跡調査中に確認された追加症例を含めることで拡張したものである。この症例対照研究の限界は、転帰の数が少ないため、がんの種類別に評価することができないことである]。
2.3.3.免疫抑制の方
免疫抑制者は、第三の潜在的な感受性集団である。HIV感染者や固形臓器移植者は、NHLを含む様々なウイルス関連悪性腫瘍のリスクが高い(Grulich et al., 2007)。2つのコホート研究を表28に要約する。
Engels et al(2003b)は、米国におけるHIV感染者において、潜在的に汚染されたIPVへの小児期の曝露とNHLのリスクとの関連を調べたものである。研究者らは、米国におけるHIV登録とがん登録のリンクデータを用いて、56 808人のAIDS感染者のNHLリスクを評価した。AIDS患者は、小児期にSV40に汚染されたIPVに曝露された可能性に基づいて、出生年ごとに2つのグループに分類された:曝露出生コホート(1958-61年生まれ)と非曝露出生コホート(1964-67年生まれ)。潜在的に交絡する人口統計学的因子で調整した後、SV40に曝露された出生コホートと曝露されていない出生コホートは、同様のNHLリスク(RR, 0.97; 95% CI, 0.79-1.20)を示した。さらに、SV40に暴露された出生コホートでは、部位や組織型によって定義されたどのNHLサブタイプでも、リスクの上昇は見られなかった。[作業部会は、この研究は、非常に高いNHLリスクを持つこの集団において、ワクチン接種に関連した過去の曝露に関連したNHLリスクの上昇がないことを示す重要なものであると指摘した]。
Paracchini et al.(2006)は、末梢血からSV40 DNAを増幅した12人のドナーから臓器を受け取ったイタリアの41人の移植レシピエントのコホートにおけるがんリスクについて述べた。この研究の前提は、SV40がそのような移植レシピエントに伝染する可能性があり、レシピエントに投与される免疫抑制ががんの発生を促進することであった。しかし、平均671日の追跡調査期間中、これらのレシピエントのうち、がんを発症した人は一人もいなかった。一方、血液中にSV40のDNAが検出されないドナーから臓器を受け取ったレシピエント346人のうち11人に癌が発生した。比較群の11人の癌は特定されていない。しかし、SV40に暴露されたレシピエントの中に癌、特に移植後初期によく見られる非ホジキン肺炎がなかったことは、驚くべきことである。この研究の限界は、追跡期間が短いこと、SV40陽性と考えられるドナーから臓器を受け取ったレシピエントの数が少ないことである。また、ドナー血液中のSV40 DNAの検出の感度と特異度は不確かであり、SV40が臓器移植によって感染するかどうかは不明である]。
2.3.4.石綿にさらされた人
アスベスト曝露は中皮腫の原因として認識されており、アスベスト曝露者におけるSV40の寄与を評価することは興味あることであろう。しかし、中皮腫リスクに対するSV40の影響がアスベスト曝露に依存しないか、あるいはSV40の影響がアスベスト曝露によって異なるかを評価するために、適切なSV40感染の指標を用いた疫学研究はない。Mayall et al.(1999)とCristaudo et al(2005)は、アスベスト曝露に関連して中皮腫腫瘍で検出されたSV40 DNAの有病率について報告したが、研究が小さすぎて参考にならなかった(それぞれn= 7およびn= 13アスベスト曝露例)。
2.4.ケースシリーズ
ヒト腫瘍におけるSV40の検出については多くの研究が報告されているが、後述の方法論の問題や、他の疫学研究デザインの方がより高いエビデンスレベルを提供すると判断されたため、本報告書ではこれらのケースシリーズを系統的にレビューしない。ケースシリーズの要約を含み、これらのデータの解釈に関して相反する結論に達した最近のレビューには、米国アカデミー医学研究所(2002)、Vilchez & Butel(2004)、Shah(2007)、Butel(2010、2012)などがある。
発表されたケースシリーズでは、ほとんどの研究者が、保存されたホルマリン固定または凍結腫瘍組織中のSV40 DNAを同定するためにPCRを使用している。追加研究を刺激する上で影響力のあるポジティブな研究として、Carbone et al.(中皮腫の60%にSV40 DNAを発見したCarboneら(1994)、上衣腫の91%および脈絡叢腫瘍の50%にSV40 DNAを発見したBergsagel et al(1992)、NHL腫瘍の42~43%にSV40 DNAを発見したVilchez et al(2002)およびShivapurkar et al(2002)、骨肉腫腫瘍の32%にSV40 DNAを見つけたCarbone et al(1996)。その後の研究において、一部の研究者はこれらの腫瘍タイプにおけるSV40 DNAの検出を確認したが、いくつかの研究は、例えば、中皮腫についてはStrickler et al(1996)とGordon et al(2002)、上衣腫と脈絡叢腫瘍についてはWeggen et al(2000)、Engels et al(2002)、およびRollison et al(2005a)、NHLについてはMacKenzie et al(2003)とSchüler et al(2006)がほぼあるいは完全に陰性だった。
これらのケースシリーズで結果が異なっている理由は不明である。一つの可能性は、SV40の疫学における地理的なばらつきが、地域によってがんに対するSV40の寄与が異なるということである。しかし、明確な地理的パターンは確認されておらず、同じ国(例:米国)の組織を用いて行われた研究では、矛盾した結果が得られている。いくつかの研究は、設計や実施が不十分であったり(例:陰性または陽性コントロールの欠如、非盲検条件下でのサンプルの検査)、発表された報告書に十分な記述がなかったりした。研究間の不一致は、陰性研究で適切な感度の方法が使用されたかどうか、または偽陽性の結果が陽性研究の結果を説明できるかどうかについての議論を促した(セクション4.3.1も参照)。腫瘍サンプルに存在するSV40 DNAの量を評価するために定量的PCRを用いた研究はほとんどないが、いくつかの研究は、SV40 DNAが検出可能な場合、腫瘍細胞あたり1コピー未満で存在することを発見した(Gordon et al 2002;Rollison et al 2005b;Ziegler et al 2007)。このような低レベルの検出は、SV40 DNAが宿主DNAに統合され、すべての腫瘍細胞に存在するというモデルとは矛盾している。
同様に、すでに述べたタイプに加えて、甲状腺癌(Vivaldi et al 2003)、結腸癌(Shivapurkar et al 2002;Campello et al、2010)、乳癌(Shivapurkar et al 2002)、肺癌(Shivapurkar et al 2002)および前立腺癌(Shivapurkar et al 2002)等の広範囲の他の腫瘍タイプにおけるSV40 DNAの検出の報告を解釈することは困難である。また、SV40 DNAは、星細胞腫および神経膠腫(Martini et al、1996;Suzuki et al、1997)、ホジキンリンパ腫(Shivapurkar et al 2002)、ならびに軟骨肉腫および巨細胞骨腫瘍(Carbon et al、1996;Gamberi et al 2000)などの組織的に定義された腫瘍サブタイプで検出されていると報告されている。
3つの多施設共同研究により、ヒト腫瘍組織におけるSV40 DNA検出の再現性が評価された。最初の研究では、Testa et al(1998)は、12例の中皮腫から抽出したDNAを検査した4つの研究所の結果を報告した。PCR検査は盲検法で行われたが、パネルは陰性対照として中皮腫症例以外の組織を含まなかった。2組のPCRプライマーを使用した場合、12例の腫瘍のうち9例(75%)が4施設すべてで陽性となり、残りの3例はばらつきのある陽性であった。
2番目の試験所間比較はStrickler (2001)によって報告された。9つの試験所が、別の処理施設で調製された検体の盲検PCR評価を実施した。検体には、25個の中皮腫腫瘍(重複して含まれる)と25個の正常肺の検体からのDNA抽出物が含まれ、これらは試験バッチ内で無作為に選別されたものであった。すべての検体は、ヒトβ-グロビン遺伝子のDNAがPCRで陽性となり、増幅可能なDNAが存在することが示された。9つの検査機関において、様々な検査プロトコルを用いてSV40 DNAがPCR陽性となった中皮腫検体の割合は、0%から40%であった。ほとんどの場合、PCR陽性反応は、同じ検査室による複製中皮腫試料の盲検検査や他の検査室での検査では確認されなかった。最も高い検出率(40%)を示したのは、PCRプライマーの汚染を報告した研究所で、この研究所では正常肺抽出物の28%がSV40のPCR陽性であることも判明した。予想外なことに、9つの検査機関のうち8つの検査機関が、陰性対照バッチから一部のサンプルでSV40 DNAのPCR陽性を検出した。このSV40陽性は、陰性対照バッチを加工研究所が調製する際に混入したものであることが判明した。
3番目の研究では、Rollison et al(2005a)が、マスクされた条件下で腫瘍のパネルを独立して評価した2つの研究室において、PCRによるSV40 DNAの検出を比較した。評価された合計225例のヒト脳腫瘍のうち、ほとんどは星細胞腫または膠芽腫であったが、29例が上衣腫、14例が脈絡叢腫瘍であった。腫瘍の大部分は増幅可能なヒト細胞性DNAを有していたが、SV40の検出は稀であった。1つの研究室が3症例でSV40 DNAを検出し、2番目の研究室が別の症例でSV40 DNAを検出した。2番目の研究室は、PCR陽性腫瘍1例におけるSV40 DNAの量を約7000細胞中0.12コピーと定量し、各腫瘍細胞におけるSV40のクローン的存在とは矛盾していた。盲検化された陽性および陰性コントロールは期待通りの結果をもたらし、両研究所で一致した。
発表された陽性報告の中には、PCR汚染に起因する偽陽性結果が説明できる可能性があり、López-Ríos et al.(2004).この研究者は71の中皮腫腫瘍の結果について述べている。広く使われている2つのPCRプライマーセットを使用したところ、56-62%の症例でSV40 DNAの陽性結果が得られた。しかし、14例では結果が一致せず、著者らは陰性対照のPCR陽性が時折見られることを指摘した。これらの結果から、López-RíosらはPCR産物の塩基配列を決定し、GenBankと比較した結果、増幅された配列は一般的に使用されている実験室のプラスミドにも存在することが判明した。プラスミド配列を増幅しにくいであろう代替のPCRプライマーを用いて実験を繰り返したところ、中皮腫4例(6%)だけ弱陽性の結果が得られた。最後に、SV40とプラスミドDNA配列の接合部位にまたがるように設計されたPCRプライマーを用いた実験では、中皮腫69例のうち16例(23%)が、自然に発生するウイルス配列ではなく、プラスミドに見られる接合部位に陽性となった。また、López-Ríosらは、以前に発表した研究のデータを再解析し、その研究でヒト腫瘍から増幅されたSV40配列は、知らぬ間にプラスミド由来の汚染物質になっていたことを証明した。
ヒト腫瘍組織におけるSV40の他の検出方法を用いた研究でも、一貫性のない結果が得られている。SV40 RNAまたはタンパク質の検出について異なる結果をもたらした研究の例として、Carbone et al.(1994)、Testa et al(1998)、López-Ríos et al(2004)、およびBrousset et al(2005)による中皮腫、Bergsagel et al(1992)およびSabatier et al(2005)による脳腫瘍、ならびにBrousset et al.(2004)およびVilchez et al(2005)は NHLについてである。SV40の分子的証拠を示す腫瘍を持つ患者が、SV40感染に対する血清抗体も示すかどうかについて報告した研究はない。
[ヒト腫瘍におけるSV40 DNAの検出を報告したケースシリーズは、ヒトの悪性腫瘍を引き起こすSV40の役割に関する研究の動機付けとして影響力があるが、これらの結果の解釈には困難があり、ヒトの証拠の評価において実質的に重視することはできない。ヒトの腫瘍におけるSV40 DNAの存在については、研究によって大きく矛盾する結果が得られており、多くの研究が質の低いものである。研究室間でのSV40の検出に関する厳密な比較はほとんどなく、既存の比較は検出が一貫していることを裏付けるものではない。検出の説明として、低レベルのSV40 DNA(プラスミドまたは他の供給源に存在する)による腫瘍検体の汚染を除外することはできない]。
3.実験動物におけるがん
3.1.SV40による感染
SV40の動物モデルとしては、ハムスター(シリアンゴールデンハムスター[Mesocricetus auratus]、特に指定がない限り)およびトランスジェニックマウスがある。1960年代(このウイルスが最初に研究された時期)から現在までのSV40の生体内における腫瘍形成性に関する実験的研究を以下に要約する。
3.1.1.ハムスター
SV40の発がん性は、Eddy et al(1961)によって、アカゲザルの腎臓細胞抽出物を新生児(NB)ハムスターに皮下接種することによって初めて証明された。[注射した動物(n= 154)のうち、70%が3.5-9カ月にわたって皮下腫瘍を発症し、肺および腎臓腫瘍も時折発生した。腫瘍は未分化肉腫であることが確認された。対照のハムスター(n= 65)には、ヒトとネコの腫瘍の抽出物を接種したが、腫瘍を発生させることはできなかった。発癌物質はすぐにSV40と同定された(Eddy et al., 1962)。その追跡調査では、SV40株776をNBハムスター(n=13)に皮下接種すると、85%の動物に潜伏期間7〜9カ月の皮下肉腫が発生することが示された。また、一部の肺腫瘍も誘発された(33%)。対照として、SV40とSV40中和抗体を混合したものを注射した動物(n= 17)がいたが、これらの対照はいずれも腫瘍を発生しなかった。
SV40の発癌性は、Eddy et al(1961,1962)の研究以来、数十年の間に多くの報告で確認され、特徴づけられてきた。SV40を介した新生物の発生には、宿主とウイルスの両方の要因が影響することが立証されている。その要因には、感染時の年齢、曝露経路、接種量(感染性ウイルスの量)、ウイルスの遺伝的変異が含まれる。報告されている研究は、実験動物の数や観察期間は様々だが、SV40が生体内試験で様々な標的細胞種を形質転換する能力を有していることを一貫して再現性良く示している。皮下、静脈内、腹腔内にSV40の異なる株を注射すると、特定のタイプの腫瘍が発生する。これらの研究において、ハムスターが自然にこれらの腫瘍を発症しないことが、1000を超える累積コントロールによって示されている。
(a) 皮下接種
表31参照
表31
SV40を皮下接種したハムスターにおける発がん性試験。
NBハムスターにSV40を皮下接種すると、通常、線維肉腫と同定される皮下腫瘍が形成される。SV40株VA45-54は、動物の45%(n=94)に腫瘍を誘発し、また4〜10カ月の期間にわたって肺転移を伴う腹膜中皮腫(1%)を誘発した(Girardil et al.、1962)。非接種または培地や組織培養液を接種した対照群(n= 409)は、腫瘍のないままであった。その後の研究で、Girardi et al(1963)は、皮下接種後のSV40誘発腫瘍に対して、NBハムスターが年長動物よりも感受性が高いことを示した。SV40株VA45-54の3×105TCID50(50%組織培養感染量)の均一接種で、n=54からn=54までの大きさのグループとした。11、新生児に接種した動物の96%が腫瘍を発症し、7日齢で接種した動物の60%、1カ月齢で接種した動物の23%、3カ月齢で接種した動物はゼロであった。さらに、腫瘍の潜伏期間は若い動物ほど短かった。NB動物における腫瘍誘発に及ぼすウイルス量の影響を示したところ、皮下腫瘍発生率は3×105TCID50で96%、3×103TCID50で18%、30TCID50で0%であった。また、免疫前血清で処理したSV40が腫瘍形成性を維持したのに対し(96%)、SV40抗血清で中和したSV40は腫瘍を誘導しなかった。NBハムスターへのSV40接種の皮下経路は、腹腔内(4%)または肺内(11%)経路よりも腫瘍形成活性が高い(86%)結果となった。対照動物(n= 371)は腫瘍がないままであった。Girardi(1965)はまた、SV40が誘発する腫瘍形成に対するSV40形質転換ヒト細胞の潜在的な抑制効果についても試験した。NBハムスターにSV40株Rh911を107-108TCID50で皮下接種した(n= 46)。その後、35日後に半数に7×106個のコントロールのヒトWI-26細胞、半数にSV40形質転換WI-26細胞を腹腔内に接種した。コントロールの細胞で処理したSV40感染ハムスターの92%が皮下腫瘍を発生したが、SV40形質転換ヒト細胞で処理したものは腫瘍を発生したのは4%にすぎなかった。
Ashkenazi & Melnick (1963)は、末端希釈で精製したSV40を106TCID50でNBハムスターに皮下接種すると、79%の動物に未分化な皮下肉腫ができ、潜伏期間は4-8カ月であることを示した。Black & Rowe (1964) はSV40株777を試験し、NBハムスター(n= 56)に106.5TCID50を皮下接種すると、63%のレシピエントに皮下肉腫が発生した。未接種のコントロールハムスター(n= 24)には腫瘍が発生しなかった。Eddy研究所(Eddy et al、1961、1962)から受け取ったSV40の3つのプラーク変異体の3つの用量を、17〜23匹のNBハムスターのグループで相対的腫瘍形成性について試験した(Takemoto et al、1966)。皮下注射後11カ月間に50%の動物に腫瘍を発生させるウイルスの量は次の通りであった:大楯変異体、104.2プラーク形成単位(PFU)(腫瘍発生率、32/60)、小楯変異体、105.2PFU(腫瘍発生率、20/70)および分楯変異体、105.8PFU(腫瘍発生率、5/60)。50%の動物に腫瘍を引き起こす用量の値におけるこれらの差は、統計的に有意であった(P= 0.01)。
Defendi & Jensen (1967) は、NBハムスターに107PFUを皮下接種し、SV40の腫瘍形成能に対する放射線照射(コバルト60源または紫外線)の影響を試験した。グループサイズはn= 13からn= 39までで、動物は240日間観察された。照射により、接種前のウイルス感染力は2-3ログ低下したが、腫瘍形成能は阻害されなかった。腫瘍頻度は低下しないばかりか、むしろ増加したように見えた。同様に、コバルト60の照射前では、67%のハムスターに腫瘍が発生し、照射後では84%に腫瘍が発生した。
数多くの研究が、SV40の遺伝的変異および突然変異が生体内試験での腫瘍形成能に及ぼす影響を調べている。Deichman et al(1978)は、106.5-108.25TCID50/mL(総数n=73)の0.2mLをNBハムスターに皮下接種して、野生型(WT)SV40と温度感受性(ts)変異体(tsA、tsB、tsBC)の比較を行った。動物は18カ月間観察された。WTウイルスは13/16匹(81%)のハムスターに腫瘍を誘発したが、ts変異体は平均42%の動物に腫瘍を誘発した。ts変異体によって誘導された腫瘍の潜伏期間は、WT SV40によって誘導された腫瘍の潜伏期間と比較して延長された(120-495日対103-314日)。後期遺伝子の2つの変異体、tsB201とtsBC210は高い頻度で腫瘍を誘発したが(15/26,58%)、2つの初期変異体、tsA209とtsA239は比較的少ない腫瘍を誘発した(8/30,26%)。成体ハムスター(年齢、2.5-3カ月)に106.5-108.25TCID50のウイルス(n= 64)を皮下に接種した。WT SV40に暴露された成体動物には腫瘍が発生しなかったが、変異型ウイルスを注射された動物の9%(5/54)が腫瘍を発生した(tsA30, 2/12; tsA239, 2/8; tsBC210, 1/14).
WTのSV40株776と誘導体の小型t抗原(sT)遺伝子欠失変異体dl883、dl885、dl886、dl890をLSH NBハムスター(Lewis & Martin, 1979)でテストした。106.0〜107.9PFUのウイルスを皮下接種し、グループの大きさはn= 9からn= 20までとした。WTのSV40では90%の動物に腫瘍ができたが、欠失変異体では腫瘍の発生頻度は21%から92%であった。腫瘍は線維肉腫であった。WT SV40で誘導された腫瘍はより早く出現し、WT SV40とdl886の間で腫瘍出現までの時間に有意差があった(P< 0.01)。WTおよび変異型ウイルスの両方によって誘導された腫瘍は、LTを含んでいた。[この研究は、皮下接種後のSV40の腫瘍形成性に、ウイルスのsTは必須ではないことを示した]。
SV40 WT株776ウイルスをNB LHCハムスターに107PFU皮下接種したところ、レシピエント(n= 14)の100%が腫瘍(線維肉腫)を発症し、平均潜伏期間は7.5カ月であった。同じ株のsT遺伝子欠失変異体(n=9、異なる変異体)も皮下注射し、腫瘍頻度は4/4(100%)から0/4(0%)、腫瘍潜伏期間は10カ月から14カ月であった(Topp et al..この研究は、SV40 sTが腫瘍のプロモーターとして機能する可能性を示唆した]。
後の研究で、SV40 sT遺伝子の欠失が腫瘍誘発の組織特異性を変えることが示された(Matthews et al.、1987)。WT SV40株830と変異体dl884、dl883、dl890をNBハムスターに皮下接種し(1回の注射で2×108PFU)、動物を80週間観察した。異なるウイルスのグループサイズは以下の通りであった:WTSV40(n= 130)、dl884(n= 106)、dl883(n= 71)、およびdl890(n= 65)。WTウイルスは皮下線維肉腫(動物の69%)および単一の腹部リンパ腫(0.8%)を誘発した。一方、sT欠失変異体は、皮下線維肉腫(49%)と同様に、レシピエントの約15%に腹部リンパ腫(dl883,31%; dl884,12%; dl890,17%)を引き起こした。肺転移はリンパ腫の動物に非常に多く見られた。腫瘍はLT陽性であった。WTウイルスで誘発された線維肉腫の平均潜伏期間は34週間、欠失変異体で誘発された線維肉腫の平均潜伏期間は59週間であった。一方、変異体によって誘導されたリンパ腫は平均34週までに出現し、WTウイルスによって誘導された1症例は68週であった。[細胞増殖促進作用があると考えられているsTがない場合、変異型ウイルスは増殖しているリンパ系細胞を優先的に形質転換することが示唆された]。
(b) 脳内接種
表32参照
表32
ハムスターにおけるSV40の脳内接種による発がん性試験。
Kirschstein & Gerber (1962)が最初に報告したように、NBハムスターにSV40を脳内接種すると、上衣腫が発生することがある。小規模な研究では、SV40株777を脳内接種した9匹のNBハムスターのうち4匹が、3-4カ月の間に上衣腫と同定される脳腫瘍(44%)を発症した。199培地を接種した対照動物(n= 7)には腫瘍は発生しなかった。同じくNB動物、SV40株777、および脳内接種経路を用いた大規模な研究において、Gerber & Kirschstein(1962)は、上衣腫の誘発にウイルス用量依存性があることを示した。49匹の接種動物のうち、108TCID50のウイルス接種で100%、107TCID50で44%、106.5TCID50で38%、106または105TCID50で0%が脳腫瘍を発症した。腫瘍は約3カ月後に出現した。培地199を接種したコントロール(n=10)は、7カ月で腫瘍がなかった。SV40株PML-1を2×105PFUでNBハムスター(n=27)の頭蓋骨の側頭骨に接種すると、腫瘍発生率は85%になった(Davis et al、1979)。側頭骨の領域に4つの脈絡叢乳頭腫と21の肉腫が約4カ月の潜伏期間で発症した。2つの腫瘍を培養したところ、SV40 LTを含んでいることが判明した。
Wilkins & Odom (1965) は、SV40脳腫瘍に対する感受性について他の種を調査している間に、NBハムスターにおけるSV40による上衣腫の誘導を確認した。A.Rabson博士のSV40株を用い、107TCID50をNBハムスター(n= 30)に皮内接種したところ、23%に上衣腫、27%に頭皮の線維肉腫、10%に大脳嚢腫が誘発された。脳腫瘍は注射後3.3-8カ月、線維肉腫は5.5-12カ月後に出現した。
(c) 静脈内または心臓内への接種
表33参照
表33
ハムスターにおけるSV40の静脈内または心臓内接種による発がん性試験。
離乳期/若齢成体ハムスターにSV40を静脈内または心臓内に接種すると、特にリンパ腫、中皮腫、骨肉腫などの腫瘍が誘発される。Diamandopoulos (1972,1973) は、SV40株VA45-54 (108.5TCID50)を大腿静脈を使って、離乳期(年齢、21-22日)の雄ハムスター(n= 100)、および正常ウサギ血清と混合したSV40(n= 50)に静脈内接種をした。対照として、抗SV40血清(n= 50)または培地(n= 50)と混合したSV40を接種した動物、または接種していない(n= 50)動物が含まれる。SV40に暴露されたハムスターは、正常ウサギ血清と混合したSV40を注射されたハムスター(94%)と同様に、腫瘍を発症した(84%)。他のすべてのグループは、6カ月の観察期間中、腫瘍を発生しなかった。腫瘍の潜伏期間のピークは5カ月であった。観察された腫瘍の種類は、網状細胞肉腫(72%)、リンパ肉腫(4%)、リンパ球性白血病(1%)、骨肉腫(55%)。腫瘍陽性動物の3分の1までが2種類以上の悪性腫瘍を有していたことが注目された。検査したすべての腫瘍はSV40 LTを発現していた。[この研究は、SV40の血管内曝露後に異なる種類の腫瘍が生じることを示し、SV40がリンパ腫と白血病を誘発することができるという最初の証拠を提供した]。
Diamandopoulos & McLane (1975)は、ウイルス (100.5-108.5TCID50,n= 8-10 animal per group)の静脈内接種後の腫瘍誘導に対する宿主年齢とウイルス量の両者の影響を示した。誘発された腫瘍の潜伏期間および形態的タイプは、Diamandopoulos (1972,1973)に記載されているものと同じであった。コントロールは、培地または細胞溶解液を投与されるか、または接種されなかった(n= 70)。SV40株VA45-54(108.5TCID50)は、3週齢で曝露したほとんどの雄ハムスターに腫瘍を誘発した(90%)。腫瘍の頻度は、以下のように曝露時の年齢とともに減少した:1カ月:78%、2カ月:50%、3カ月:20%、6カ月:12%、9カ月または12カ月:0%。平均腫瘍潜伏期間は、高齢の動物が接種されるにつれて7カ月から11カ月に増加した。108.5TCID50のSV40を接種した動物にのみ腫瘍が発生し、より低用量のウイルスでは12カ月の観察期間中に腫瘍は発生しなかった。Diamandopoulos(1978)はまた、ハムスターのある近交系系統が、近交系ハムスターよりもSV40による腫瘍誘発に感受性が高いことを発見した。腫瘍はDiamandopoulos (1972,1973)に記載されているものと同じであった。離乳期(年齢、3週間)の雄ハムスター(1群あたりn= 12)に107.5TCID50を静脈内(大腿静脈内)に接種したものを使用した。腫瘍の発生率は、12カ月の観察期間から、近交系動物では9%、近交系3系統では58~90%であった。未接種コントロールは腫瘍を発症しなかった。
Cicala et al.(1992)は、離乳期(21日齢)のハムスターに、WT SV40株830(n= 21)、WT SV40株776(n= 5)、またはsT欠失変異体dl2006(n= 22)およびdl883(n= 12)を心臓内経路で接種した。WTウイルス(接種量108.5PFU)は、中皮腫(40〜62%)、腹部リンパ腫(33〜40%)、骨肉腫(10〜40%)を、腫瘍潜伏期間17〜22週で誘発した。一方、sT欠失変異体は、腹部リンパ腫(B細胞リンパ腫または真性組織球性リンパ腫)を100%のレシピエントで誘発し、潜伏期間は26週間であった。[この観察は、非分裂細胞のSV40形質転換にsTが必要であることを示唆している]。続報として、Cicala et al.(1993)は、心臓内接種群を拡大し、WT SV40 830株またはWT SV40 776株を胸腔内または腹腔内に接種した群を追加した。胸腔内接種では11例中11例(100%)が中皮腫を発症したのに対し、心臓内接種では26例中15例(58%)、腹腔内接種では6例中4例(67%)であった。心臓内(n= 20)、胸膜内(n= 4)、腹腔内(n= 4)ルートで培地を注入した対照動物は、9カ月の観察期間の後、すべて腫瘍がなかった。SV40 LTは中皮腫腫瘍細胞株で発現していた。[これは、哺乳類におけるウイルス誘発性中皮腫の最初の記述である]。
McNees et al.(2009)は、WT SV40 株 VA45-54(2E)(n= 17)、VA45-54(1E)(n= 17)を離乳期のハムスターに静脈内投与する方法を用いた。= 15)、SVCPC(1E)(n=9)、および776-CPC(2E)(n=13)、776-VA(2E)(n=16)の2つの組換え株である。腫瘍頻度はVA45-54(2E)の82%から776-CPC(2E)の15%までであり、全体の発生率は54%であった。腫瘍の潜伏期間の中央値は24-34週であった。2つの異なるSV40組換え株への曝露後の腫瘍頻度には有意差(P= 0.01)があった:細胞溶解液を接種した対照動物(n= 28)は、8カ月の観察期間中、腫瘍を発生しなかった。組織学的に確認された腫瘍の種類は、中皮腫、リンパ腫、肉腫、骨肉腫であった。リンパ腫由来の細胞株は、SV40 LTを発現することが示された。[この研究は、静脈内接種後の生体内における腫瘍形成能が、異なるSV40株で異なる可能性があることを示唆している]。
(d) 腹腔内または胸膜内への接種
表34参照
表34
SV40のハムスターにおける胸腔内または腹腔内接種による発がん性試験。
妊娠中のハムスターにSV40を導入すると、その子孫にSV40陽性の腫瘍が出現した(Rachlin et al.、1988)。SV40株776を妊娠ハムスターに107PFUから103PFUの用量で妊娠4-12日目に腹腔内接種した。107PFUのウイルスを接種した母親の子には、妊娠8日目(13/24,54%)および12日目(13/30,43%)に腫瘍が発生した。他の用量のウイルスを接種した母親の子には腫瘍はなく、接種したすべての母親ハムスターも腫瘍がなかった。皮下腫瘍は肉腫に分類され、すべてSV40 LTを発現していた。妊娠4日目に接種した母親のうち、63%(12/19)の子孫は出生後4週間以内に死亡した。[この研究は、SV40の垂直感染が起こり、その後、子孫の動物にウイルスのがん原性が発現する可能性があることを示した]。
ハムスターにCicala et al(1993)による。WT SV40 830 株または WT SV40 776 株を胸腔内または腹腔内に接種した。この試験については 3.1.1(c) 項および表33に記載されている。
Vilchez et al.(Vilchezら(2004)は、1×107PFUの均一な接種液を離乳ハムスターに腹腔内接種し、2つのSV40株の腫瘍形成性を比較した。VA45-54(2E)株は複合制御領域を含み、SVCPC(1E)株は単一のエンハンサーと単純制御領域である。ウイルス群ごとの動物数は、n= 33 [VA45-54(2E)]とn= 37 [SVCPC(1E)] であった。腫瘍発生頻度は、8-12カ月の観察期間後、VA45-54(2E)で21%、SVCPC(1E)で49%、コントロールで0%であった。2つのウイルスは、同じようなタイプの腹部腫瘍(肉腫、中皮腫、骨肉腫)を、6-8カ月の平均潜伏期間で誘発した。転移は肺とリンパ節で観察された。
ウイルス制御領域はSV40の発がん性の遺伝的決定因子であり、一方、LTC末端可変ドメイン(T-ag-C)は無視できるほどの影響を与えることが実証されている(Sroller et al., 2008)。この2つのゲノム領域は、SV40の分離株間で変異が見られる場所である。ウィーンリングハムスターに、1回あたり1×107PFUを腹腔内注射で接種した。WT型SV40の8つの異なる株と、可変T-ag-Cドメインを持つLTに連結した異なるウイルス制御領域からなる8つの組換え体が含まれていた。実験動物の総数は、n= 307(SV40接種)およびn= 187(コントロール)であった。12カ月の観察期間後の異なるSV40株による腫瘍頻度は、83%(Baylor 1E)から0%(SVPML)[腫瘍の種類は特定できず]の範囲であった。腫瘍発生率は、SV40曝露ハムスター(84/307,27%)対対照(0/187,0%)で有意に増加した(P= 0.0001)。腫瘍発生率は、単純1E制御領域を持つウイルス(38/80,48%)対複雑2E制御領域を持つウイルス(7/76,9%)で有意に増加(P= 0.0001 )。しかし、1Eウイルスと2Eウイルスによる腫瘍化までの期間中央値に差はなかった(32.5週対27週)。LT可変領域はSV40の腫瘍原性にほとんど影響を及ぼさなかった。SV40の高腫瘍原性株と非腫瘍原性/弱腫瘍原性株は、試験管内試験でマウス細胞を同様の頻度で形質転換した。このことは、生体内試験で観察される腫瘍原性の違いは、ウイルス感染に対する宿主応答を反映していると考えられる。[これは、SV40の制御領域が生体内試験での発がん性に影響を与えることを示す最初の報告である]。
3.1.2.マウス
表35参照
表35
SV40のマウスにおける発がん性試験。
NBハムスターにおけるSV40の腫瘍形成性を示したEddy et al(1962)のオリジナル研究では、NB NIHホワイトマウスにもSV40(n=10)またはアカゲザル腎細胞腫瘍形成性抽出物(n=17)を皮下接種した。腫瘍は観察されなかった。[作業部会は、対照群がないことを指摘した]。
マウスマラリア原虫Plasmodium berghei yoeliiとの共同感染が、NBマウスにおけるSV40腫瘍原性に及ぼす影響を検討した。NB CFWマウスに、104TCID50のSV40株VA45-54(Hargis & Malkiel, 1979)を前顔面静脈から静脈内接種した。3カ月後、一部のウイルス感染動物(n=11)には5×106個のマラリア寄生虫感染マウス赤血球を与え、一方、他の動物は共感染させなかった(n=10)。対照動物には寄生虫のみを注射した(n= 12)。SV40に暴露されたマウスは、肝臓や脾臓の肉腫を発症し、SV40のみに感染したマウスでは70%、ウイルスと寄生虫に共感染したマウスでは100%であった。腫瘍にはSV40 LTが含まれていた。腫瘍の潜伏期間は、ウイルス単独感染と比較して、共同感染動物では短かった(9カ月対11カ月)。対照動物には腫瘍が発生しなかった。成体CFWマウス(n= 31)を、寄生虫の有無にかかわらず、ウイルスと並行して処理したが、腫瘍は観察されなかった。
3.1.3.その他の種
表36参照
表36
SV40の他種における発がん性研究。
アフリカのげっ歯類であるNBMastomys natalensisにSV40を皮下接種すると脳腫瘍が発生した(Rabson et al.、1962)。107TCID50のSV40株777は、10匹中8匹(80%)に3.7-7.5カ月後に脳腫瘍(乳頭状上衣腫と多分一部の脈絡叢乳頭腫)を生じた。対照(n= 29)に培地または非感染アフリカミドリザル腎臓細胞液を接種しても腫瘍は発生しなかった。[これはハムスター以外の種におけるSV40のがん原性、および他の腫瘍がない動物にSV40を皮下接種して脳腫瘍が発生した最初の報告である。
Wilkins & Odom (1965)は、Dr A. RabsonのSV40株を107 TCID50でFischerラット(n = 27、年齢26日、7週間)、ウサギ(n = 27、年齢7週間)に脳内接種した。Rabsonから得たSV40株を107TCID50でFischerラット(n=27、年齢26日、7週)、ウサギ(n=27)に脳内接種した。8;年齢、3日)、子猫(n= 5;年齢、1日)、および子犬(n= 22;年齢、1日)。一部のラットとウサギは、ウイルス接種前に全身照射(175レントゲン[45.15 mC/kg])を受けた。子犬のグループには接種しなかった(n= 9)。いずれの動物も脳腫瘍を発症しなかった。[ワーキンググループは、生存率が低いため、観察用の実験動物の数が減少し、この研究が参考になるとは考えられないと指摘した]。
雌成犬に対し、109TCID50のSV40を単独(n= 1)またはフロイント完全アジュバントと混合(n= 4)して膀胱粘膜下に注射した(Shah & Pond, 1972)。31〜57週間の観察期間後、膀胱に腫瘍性変化は観察されなかった。
3.2.SV40のDNAで感染させる
ハムスター
表37参照
表37
ハムスターにおけるSV40 DNAの発がん性試験。
SV40のDNAによる感染後の腫瘍形成の誘発は、Sol & Noordaa (1977)によって証明された。彼らは、1.5×106PFU/μgの感染力価を持つSV40株VA45-54のDNA(1〜2μg)をNBハムスター(n= 33)に皮下接種で導入した。33%の動物に腫瘍(肉腫)[タイプはさらに特定しない]が生じた。接種前に制限酵素EcoRIでウイルスDNAを直鎖化すると(n= 8)、50%のハムスターに腫瘍ができた。コントロールのDNase処理したSV40 DNAは非腫瘍原性であった(n= 32動物)。
NB LHCハムスター(n=9)にWT SV40 DNA(1μg)を皮下注射したところ、9匹中8匹に腫瘍が発生し、平均潜伏期間は6.5カ月であった(Topp et al., 1981)。
WT型SV40 777株とsT遺伝子を欠失した欠失変異体dl2005のDNAを並行して試験した(Bouchard et al、NBハムスター(n= 7)に、酵素SalIで直鎖化した2μgのWT DNA(キャリアDNA(10μg)を含むか含まない)を皮下注射すると、57%の動物に接種部位に線維肉腫ができ、潜伏期間は6-7カ月であった。変異ウイルスDNA(n= 22)は、ハムスターの23%に腫瘍を生じさせ、潜伏期間は11〜12カ月であった。
3.3.トランスジェニックマウスモデル
3.3.1.天然ウイルスプロモーターを持つSV40 DNA
表38
天然ウイルスプロモーターを持つSV40を用いたトランスジェニックマウスにおける発がん性試験。
表39
SV40とJCVのハイブリッド配列を持つトランスジェニックマウスの発がん性試験。
トランスジェニックマウス技術の開発により、宿主動物における腫瘍ウイルスタンパク質の解析が可能になり、ウイルス性がん遺伝子の研究に新たな局面が加わった。天然制御領域の制御下にあるSV40 LTは、トランスジェニックマウスで発現した最初のウイルス性オンコプロテインである(Brinster et al、1984)。その始まり以来、SV40 LTの発現は、トランスジェニックマウスにおける組織特異的プロモーターの使用によって、多くの異なる組織および細胞型に向けられた。これらの研究により、SV40 LTが高度に癌化することが立証された。トランスジェニックモデルは、SV40 LTの形質転換と腫瘍発生に関連する基本原理に貢献してきた(Lednicky & Butel, 1999;Butel, 2000a,2012;Ahuja et al., 2005;Pipas, 2009;Sáenz Robles & Pipas, 2009;Gjoerup & Chang, 2010)。ここでは、天然のプロモーターを持つSV40の使用を含む研究のみをレビューする。
Brinster et al(1984)は、天然のウイルスプロモーターを持つSV40プラスミド(pSV3)を用いて、最初のSV40トランスジェニックマウスを作成した。トランスジェニック創始者の仔(n= 25)のうち、ほとんどが脳腫瘍(脈絡叢乳頭腫または癌腫)を発症した。また、胸腺と腎臓の病変を示す動物もいた[詳細不明]。トランスジェニック仔は1〜5カ月で死亡した。Palmiter et al(1985)は、WT SV40だけでなく、LTのみ(pSV11)またはsTと切断LT(pSV8)を発現するSV40プラスミド構築物を持つトランスジェニックマウスの研究を追った。すべてのウイルス構築物は、天然のウイルスプロモーターを含んでいた。WTのSV40を用いた場合、8匹のトランスジェニック仔のうち7匹(87%)が脈絡叢乳頭腫を発症し、pSV11を用いた場合、7匹のトランスジェニック仔のうち5匹(71%)に発症した。腫瘍はSV40 LTを発現していた。一方、pSV8を導入した9匹の子犬のうち、腫瘍が発生したものはなく、SV40の腫瘍形成にLT(ラージT抗原)が必要であることが示された。脳腫瘍を発症したマウスの一部では胸腺過形成が見られた。Chen & Van Dyke (1991)は、pSV11(LTのみを発現する構築物)を用いて研究を拡張した。トランスジェニックファウンダー(n= 13)を作成し、9匹(69%)が脈絡叢腫瘍を発症し、潜伏期間は65-210日であった。また、一部の動物は胸腺過形成と多嚢胞性腎臓を示した。SV11トランスジェニック系統が派生した。これらのトランスジェニックマウスは約100日目に脳腫瘍を発症した。SLTトランスジェニックマウスでは、SV40プロモーターの制御下にあるlymphotropic papovavirusのLT遺伝子が、SV40 LTに代わって脳腫瘍を誘発することができた(4/9)。
SV40の核輸送欠損変異体であるpSV40(cT)は、Pinkert et al(1987)によってトランスジェニックマウスで調べられた。8匹のトランスジェニック創始マウスのうち7匹(88%)が脈絡叢乳頭腫および/または腎臓および胸腺の病変(腫瘍を含む)で死亡した。死亡までの平均日数は52日であった。非トランスジェニック仔マウス(n= 36)は、腫瘍を発症しなかった。トランスジェニック系統である269が確立された;これらの動物(n= 68)は、平均81日以内に脳腫瘍を発症した。SV40 LTは脳腫瘍の細胞質内に保持されていた。
3.3.2.SV40とJCVのハイブリッド配列を持つLT
表39参照
SV40またはJCV Mad-1株のプロモーターを用いて、SV40 LTまたはJCV LTを発現させる研究により、これらのウイルスのトロピズムに関する重要な情報が明らかになった。Feigenbaum et al.(1992) は、JCV Mad-1プロモーターの制御下にあるSV40初期配列を持つ5人の創始者のうち3人が0.5-4カ月以内に神経芽腫(60%)、腸管叢腫瘍(60%)、脈絡叢癌(40%)などの腫瘍を発症し、一方SV40プロモーターの制御下にあるJCV初期配列を持つ創始者のうち7人が1-3カ月以内に脈絡叢乳頭腫(86%)など腫瘍を発症したと報告している。C57/CBAバックグラウンドで、Ressetar et al(1993)は、SV40 LT遺伝子発現を駆動するJCV Mad-1プロモーターを持つ2つの創始者が、1-2.5カ月以内に腹部B細胞リンパ腫、副腎神経芽腫、骨肉腫および星状細胞腫を発症したと報告した。一方、JCV LT遺伝子発現を駆動するSV40 776プロモーターを持つ創始者は、1.5カ月までに脈絡叢乳頭腫と胸腺腫を発症した。ハムスターやJCV LTトランスジェニックマウスにおけるJCV感染の研究同様、動物は1匹で複数の腫瘍や病変を頻繁に発症した。これらの研究は、SV40プロモーターの制御下にあるJCV LT配列が、自身のプロモーターの制御下にあるSV40 LTを発現するトランスジェニックマウス、すなわち脈絡叢乳頭腫と同様の腫瘍プロファイルを示したことから、プロモータートロピズムが腫瘍形成に関係していることを示唆している。SV40 LTを発現させるJCVプロモーターは、神経芽細胞腫や星細胞腫などのJCV実験動物に見られるトロピズムを示した。しかし、これらの動物は、骨肉腫や脈絡叢の腫瘍の頻度が非常に高いなど、SV40によって誘導される腫瘍型も発症しており、LT配列がウイルスのトロピズムにも関与している可能性を示唆している]。
3.4.SV40とアスベストの併用による発がん性
表310参照
表310
実験動物におけるSV40とアスベストの併用による発がん性試験。
ハムスターやトランスジェニックマウスを用いた研究により、SV40とアスベストの共発がん作用が明らかになった。
Kroczynska et al(2006)は、SV40 dl883を108.5PFUで雌ハムスター(n= 28、年齢21日)に心筋内接種したが、中皮腫は発生しなかった(0%)。クロシドライトアスベストを0.4mgを胸腔内に、4mgを腹腔内に投与(n= 29)したところ、6名(20%)に腹膜中皮腫が発生し、平均潜伏期間は37.6週であった。ウイルスとアスベストを一緒に投与した場合、30匹中27匹(90%)に胸膜および/または腹膜の中皮腫が発生し、平均潜伏期間は30.2週間であった。培地のみを接種した対照群(n= 30)には腫瘍が発生しなかった。群間の生存率に次のような有意差が認められた:アスベスト+SV40 対 SV40、P< 0.001;およびアスベスト 対 アスベスト+SV40、P= 0.003.[この研究は、SV40とアスベストがハムスターの生体内で中皮腫を誘発するための共発がん物質として働くことを実証した]。
Robinson et al(2006)は、メソテリンプロモーターの制御下にあるSV40株776LTを用いて、高コピー数(約100の導入遺伝子コピー)およびシングルコピーのSV40トランスジェニックマウス系統を作成した。非トランスジェニック(WT)マウスはコントロールとして使用した。クロシドライトアスベスト(3 mg)を腹腔内に注射した。グループサイズはn= 8からn= 15であった。生涯腫瘍発生率は、未治療のWTマウスと単一コピー系統では0%、高コピー数系統では5%(肉腫)であった。アスベスト処理後、すべてのマウスに中皮腫が発生し、潜伏期間はWTマウスで55週、シングルコピー系統で63週、ハイコピー番号系統で35週であった。アスベスト処理後の生存期間は、高コピー数株をシングルコピー株またはWTマウスと比較した場合、有意差があった(P< 0.0001)。SV40導入遺伝子コピー数とアスベスト処理後の生存期間には直接的な関係があった(r2= 0.89)。[この研究は、トランスジェニックマウスにおいて、SV40とアスベストが生体内で共発がん物質として作用することを示した]。
4.メカニズムおよびその他の関連データ
4.1.SV40の形質転換能
SV40の形質転換能力は、NBハムスターにおける腫瘍の誘発によって反映される(Eddy et al、1961;Ashkenazi & Melnick、1963;Black & Rowe, 1964)。SV40の接種により、例えば、NBハムスターに未分化肉腫または上衣腫を誘導する(Eddy et al、1961;Gerber & Kirschstein、1962)。注射部位により、ハムスターは静脈注射で白血病、リンパ腫、骨肉腫(Diamandopoulos, 1972)、胸膜内注射で中皮腫(Cicala et al., 1993)、頭蓋内注射で多様な脳腫瘍(Gerber & Kirschstein, 1962)を発症した。腫瘍細胞におけるSV40 LTの存在は、リンパ肉腫細胞における間接免疫蛍光染色によって証明され(Diamandopoulos、1972)、またはSV40自体の存在は、新鮮な腎臓細胞培養に対する脳腫瘍ホモジネートの影響を試験することによって評価された(Gerber & Kirschstein、1962)。SV40誘導中皮腫における免疫蛍光および免疫組織化学によって試験されたSV40 LT発現の他に、サザンブロッティングは、これらの腫瘍におけるSV40配列の存在および統合を明らかにした(Cicala et al、1993)。しかし、NBハムスターだけが腫瘍形成に感受性があると報告されていることから、SV40ウイルス自体は全動物に対して比較的無害であると思われることは注目に値する(セクション3参照)。SV40は試験管内試験でハムスターの腎臓細胞を形質転換することが示されている(Black & Rowe, 1963;Black et al.、1963)。SV40はまた、他のげっ歯類細胞株、例えば、マウス、ラット、モルモット、およびウシなど、ウイルス複製に非許容的な細胞株を形質転換した(Arrington & Butel, 2001;Atkin et al., 2009;Pipas, 2009;Gjoerup & Chang, 2010でレビュー)。これらの形質転換細胞株は、細胞学的、染色体的、および増殖の異常が認められた。初期のSV40形質転換研究の一つは、確立された不死化マウス線維芽細胞株NIH3T3(Todaro et al、1964)で行われた。
ヒト組織もSV40によって形質転換されることが示された:初代ヒト腎細胞(Shein & Enders、1962b)、頬粘膜および皮膚細胞由来の初代ヒト上皮細胞(Koprowski et al、1962;Ponten et al、1963;Jensen et al、1964)、およびヒト胎児肺組織(Moyer et al、1964)。
SV40の形質転換能力は、LTとsTという2つの癌遺伝子をコードするウイルスゲノムの初期領域に存在する。LTの発現は、単独またはsTとの組み合わせで、ほとんどのげっ歯類の細胞種をがん原性で形質転換する。LTを単独で発現させると、しばしば細胞が不死化し、血清が減少した状態で、高い飽和密度まで増殖することができる。さらに、これらの形質転換細胞は、フォーカス形成アッセイで示されるように、接触阻害を免れる。LT単独、あるいはより頻繁にsTと併用することで、軟寒天培地でのアンカレッジ非依存性増殖やヌードマウスでの腫瘍を誘導する(Manfredi & Prives, 1994;Pipas, 2009;Gjoerup & Chang, 2010でレビュー)。
ヒトの細胞では、SV40 DNAは形態学的に形質転換した表現型(焦点形成)を誘導することが示された。しかし、形質転換した細胞はヌードマウスでは腫瘍化しない(Sager et al., 1983).正常なヒト線維芽細胞、腎臓上皮細胞、乳腺上皮細胞の腫瘍形成には、SV40初期領域とテロメラーゼ触媒サブユニット(hTERT)をコードする遺伝子、およびH-ras遺伝子の癌化対立遺伝子の共発現を必要とすることが示された(Hahn et al., 2002).
興味深いことに、起源欠損型SV40のトランスフェクションによる初代ヒト線維芽細胞の形質転換が著しく促進されることが実証されており、ウイルスの複製が形質転換を阻害する可能性があることが示されている(Small et al、1982;Gjoerup & Chang. 2010)。
SV40 LTをトランスジェニックしたマウスは、SV40 LTのコピー数と転写物が著しく上昇した特徴的な脳腫瘍を発症し、この動物モデルにおいて腫瘍形成過程におけるSV40 LTの役割を示した(Brinster et al、1984;Messing et al、1985)。
4.2.発癌に関連するSV40ウイルスタンパク質の生物学的性質とその制御
SV40のLTは、最も集中的に研究され、最もよく理解されているオンコプロテインの一部である。LTに温度感受性の変異を持つSV40の変異体は、このオンコプロテインが形質転換状態の開始と維持の両方に必要であることを示した(Brugge & Butel, 1975;Martin & Chou, 1975;Tegtmeyer, 1975)。この発見は、単一のウイルスタンパク質が細胞の形質転換を媒介することができることを立証した。
LTは708アミノ酸の核内リンタンパク質で、ウイルスの自然なライフサイクルの中で、ウイルスDNAの複製を促進するのに重要な生化学的に分離可能な機能を持つ。LTは感染初期に生成され、ウイルスの起源に結合し、細胞の複製因子をリクルートすることによって複製を開始する(Cheng et al., 2009;Fanning & Zhao, 2009にレビューあり)。
SV40 LTの形質転換能力は、pRb、p107、p130からなるレチノブラストーマタンパク質ファミリーと直接相互作用する能力に一部マッピングされている(Goodrich et al.、1991)。この転写補因子ファミリーは、多くの転写因子に結合し、その機能を拮抗または増強することができる(Burkhart & Sage, 2008)。pRbファミリーは、腫瘍抑制機能に必要な保存AおよびBドメインから形成される構造ポケットから、ポケットタンパク質とも呼ばれる。ヒトの悪性腫瘍におけるRB変異はこのポケット領域にマップされ、いくつかのウイルス性オンコプロテイン(LT、EIA、HPV E7など)はLXCXEモチーフを介してこの同じ領域と相互作用している。N末端に位置するLXCXEモチーフ(残基103-107)を介して、SV40 LTは3つのpRbファミリーメンバー全てと相互作用し、E2Fファミリーメンバーとの抑制複合体を破壊する(Zalvide et al、1998、2001;Sullivan et al 2000、2004)。その結果、多くのE2F標的遺伝子が活性化または脱抑制される。これらのE2Fの下流標的は、DNA複製、有糸分裂、DNA修復、分化、発生、アポトーシスに関わる遺伝子など、多岐にわたる(Burkhart & Sage, 2008)。
LTがpRbを機能的に不活性化し形質転換に影響を与えるには、HPDK残基を含むN末端のDnaJ領域も必要である。DnaJ領域の欠失は、LTとpRbファミリーメンバーの物理的結合を妨げないが、LTによるpRb不活性化がもたらす多くの機能が失われた。DnaJタンパク質は、熱ショックタンパク質ファミリーのメンバーをリクルートする分子コシャペロンで、タンパク質の折り畳み、タンパク質の輸送、タンパク質複合体のリモデリングなど、様々な細胞内プロセスを制御している。LT DnaJドメインは細胞内のhsc70と結合し、この強力な制御システムをLT-PRb複合体に近づけた。hsc70のATPase活性から放出されるエネルギーは、pRbファミリータンパク質とE2F転写因子の解離に必要であると仮定されている(Sullivan et al., 2000;Sullivan & Pipas, 2001)。
SV40 LTは第二の腫瘍抑制タンパク質であるp53と相互作用し、形質転換に影響を与える。p53タンパク質は1979年にSV40 LTの結合タンパク質として初めて発見された(Lane & Crawford, 1979;Kress et al., 1979;Linzer & Levine, 1979)。その後の調査により、p53を不活性化できるウイルス遺伝子の発現は、既知の腫瘍ウイルスに共通する特徴であることが判明した。LTは、p53のコアDNA結合ドメイン内でp53と結合し、p53が標的遺伝子の転写を活性化する能力を低下させる。p53との結合に必要なLTの領域は二分割されており、351-450および533-626残基から構成されている。p53結合部位は、げっ歯類胚線維芽細胞の不死化およびヒト二倍体線維芽細胞における寿命延長に重要である(Lin & Simmons, 1991;Zhu et al., 1992;Kierstead & Tevethia, 1993)。しかし、確立された細胞株を用いた形質転換アッセイでは、p53の結合は厳密には必要ないことが多い(Manfredi & Prives, 1994)。また、変異型LTを発現するトランスジェニックマウスでは、脈絡叢(Chen et al., 1992)、膵尖細胞(Tevethia et al., 1997)、腸管腸細胞(Markovics et al., 2005)など一部の臓器における生体内試験異形成や腫瘍形成にp53結合が必要ないことは注目すべき点である。LTとp53の相互作用の機能的効果および機構的結果の詳細はまだ完全に定義されていないが、LTはMdm2を介したp53のプロテアソーム分解を阻止することによりp53を安定化することが知られている(Henning et al.、1997)。LTはp53ファミリーメンバーであるp63やp73と相互作用することは見つかっていない(Marin et al.、1998)。
LTによる腫瘍抑制因子pRbとp53の阻害はLTを介した形質転換に不可欠だが、最近の研究では、形質転換に寄与すると考えられる他のLT標的も明らかになっている。LTとCul7、Bub1、IRS1、NBS1、Fbw7、p300/CBP、p400との相互作用の役割を理解するための調査が進行中である(Cotsiki et al 2004;Poulin et al 2004;Wu et al 2004;Kasper et al 2005;Welcker & Clurman. 2005;DeAngelis et al 2006;Gjoerup & Chang, 2010にレビューあり)。
LTはウイルスDNA複製の開始に必要であり、結晶学的および生物物理学的研究により、起こる時間的および空間的事象について多くのことが知られている。現在、SV40のLTの複製における機能については、他のポリオマウイルスのLTの機能よりもはるかに多くのことが知られている。本書では、ウイルス起源におけるLTの装填、構造、細胞間相互作用の詳細については触れない(レビューについては、Fanning & Knippers, 1992;Fanning & Zhao, 2009を参照)。
すべてのポリオーマウイルスは sTを持っている。SV40 sTは単独では細胞を形質転換できないが、LTの形質転換活性を増強することができる(Noda et al., 1986;Hahn et al., 2002)。sTには、LTと共通するDnaJ HPDK相互作用ドメインとPP2A結合ドメインの2つの主要なモチーフが同定されている。PP2Aは、細胞内に豊富に存在するヘテロ三量体リン酸化酵素のファミリーである。これらのリン酸化酵素は、様々なA scaffold、B regulatory、C catalytic subunitのモジュール的な組み合わせによって、多様な細胞機能を持つ。sTはPP2AのAおよびC複合体に結合し、特定のBサブユニットを置換するか、ACコア複合体への結合を阻害することが示された。この相互作用によりPP2Aの酵素活性が阻害される(Pallas et al., 1990;Yang et al., 1991)。しかし、sTがPP2Aを基質に引き渡し、阻害ではなく脱リン酸化を仲介する例もある(例:ヒストンH1,4E-GP1)(レビューについては、Gjoerup & Chang, 2010参照)。マイクロアレイ解析により、細胞増殖、アポトーシス、インテグリンシグナル、免疫応答に関与する多くの遺伝子の発現が、糖鎖によって変化することが確認された。これらの遺伝子の多くは、sTとPP2Aの相互作用によって発現が変化するが、他のいくつかの遺伝子については、sTとPP2Aとの結合とは無関係に発現が変化するようだ。このことは、sTの他の細胞標的がまだ同定されていないことを示唆している(Moreno et al. 2004)。
マイクロRNA(miRNA)は、遺伝子発現の転写後制御を行う22塩基長のノンコーディングRNAの一種で、真核生物では、細胞発生、細胞周期制御、免疫、発がんなどのプロセスに関与している(Garzon et al. 2009)。ウイルス性miRNAは、核二本鎖DNAウイルス、特にヘルペスウイルス、アデノウイルス、ポリオーマウイルスファミリーのゲノムにコードされていることが判明している(Gottwein & Cullen, 2008;Grundhoff & Sullivan, 2011)。ポリオーマウイルスに由来する最初のmiRNAは、SV40で同定された(Sullivan et al. 2005)。単一のmiRNAステムループ前駆体からの2つのmiRNAは、後期ウイルス転写体から発現し、感染後期に蓄積される。両方のmiRNAは、初期領域に正確な結合部位配列を持ち、初期のLT転写物の切断を誘導し、LTとsTの発現を減少させることが検証されている。しかし、驚くべきことに、このことは培養細胞におけるSV40の複製適性に影響を与えないようだ。プレmRNAのステムループ構造を破壊する変異を持つウイルスの分子クローンは、より高レベルのLTとsTを発現するが、感染性ウイルスの生成においてWTウイルスとの差はない。miRNAバリアントSV40に感染した細胞は、試験管内試験で細胞傷害性T細胞を介した溶解に対してより感受性が高かったことから、miRNAが生体内試験で免疫回避に関与している可能性が示唆された(Sullivan et al., 2005)。
4.3ヒト悪性腫瘍におけるSV40の役割に関する生体内試験および試験管内試験の証拠
4.3.1.SV40の検出に用いられる方法に関する主な懸念事項
ヒトのがんにおけるSV40の役割を示唆する研究には、がん組織におけるPCRによるSV40 DNAの検出を報告する多数のケースシリーズがある。しかし、ヒトの悪性腫瘍におけるSV40の検出方法について大きな懸念が提起されているため、これらの研究がヒトのがんにおけるSV40の発がん性の役割に関する機構的証拠に寄与するかどうかは問題である(本モノグラフの1.2節および2.4節も参照)。
(a) PCRによるウイルスDNAの検出
SV40の配列を含む市販のプラスミドが組織サンプルを汚染する可能性があることが、説得力を持って証明された(López-Ríos et al 2004)。López-Ríosらは当初、LT遺伝子を標的とする広く使われているPCRを用いて、中皮腫組織サンプルの62%にSV40 DNAを発見した。しかし、無DNA陰性対照反応では時々陽性となることが観察され、この観察結果の理由を探ることになった。予想されるアンプリコン配列を解析したところ、多くの一般的な実験用プラスミドに含まれるSV40ゲノムの領域内にあることがわかった。市販のプラスミドに含まれるSV40ゲノム領域に包含されないイントロン断片を増幅するように設計したプライマーを用いたところ、大部分のサンプルでSV40を検出できず、少数例(6%)では弱い陽性バンドのみが観察され、繰り返し実験しても安定して増幅できない。コントロールサンプルは、新しくデザインしたPCRで一貫して陰性であった。これは1つの研究所の経験だが、彼らが記録した汚染源は、他の多くの研究所の結果に影響を与える可能性がある。さらに、SV40の制御領域を増幅するように設計されたいくつかのプライマーセットが、BKVとJCVを増幅することができるということも注目に値する(Lednicky & Butel, 1997)。これらのプライマーセットの使用は、適切なコントロールが行われない場合、再びSV40の偽陽性の結果につながる可能性がある。López-Ríos et al. (2004)の後に発表されたいくつかの研究だけが、研究の方法論設計においてこれらの懸念に率直に取り組んでいる(Manfredi et al., 2005;Schüler et al., 2006).ヒトの癌におけるSV40のメカニズム的役割の証拠としてのPCRデータの価値も、ウイルスDNAの検出における研究間のかなりの矛盾と、研究室間の不一致に対する明確で広く受け入れられた説明がないことから、問題がある。
(b) 免疫組織化学によるウイルスタンパク質の検出
細胞内のウイルスタンパク質の存在を証明するために最も一般的な方法は免疫組織化学であった。免疫組織化学は潜在的に非常に高感度で特異的だが、使用する免疫試薬の質に依存する。特に、マウス由来のSV40形質転換細胞に対して発現させたPab101モノクローナル抗体と全長SV40 LTに対して発現させたAb-1(またはPab419)モノクローナル抗体の特異性は、SV40と腫瘍の関連性の研究に広く使用されてきたが、Pilatte et al.(2000)は、抗体製剤にSV40 LTと同様のサイズ(90 kD)のタンパク質が混入しており、この混入タンパク質が様々な市販の二次西洋ワサビペルオキシダーゼ標識抗マウス免疫グロブリンG試薬と反応することを発見した。90kDのタンパク質は、Ab-1試薬とPab101試薬の異なるロットで検出され、複数の市販業者の二次抗体と反応し、他の抗原に向けられたが同じアイソタイプのマウスモノクローナル抗体でも検出された。研究者は、この問題が1つのロットに限定されないことを示したが、この発見が他の研究に与える影響について確固たる結論を出すことはできない。2000年にこの報告が発表された後、使用した方法の説明においてこの潜在的な懸念に明確に対処した研究はない。さらに、免疫組織化学的染色の解釈は本質的に主観的なものだが、特定の細胞株や腫瘍組織サンプルについて以下に述べる所見のほとんどは、複数の独立した研究室や複数の有効な免疫学的試薬を使用することによって確認されていない。
以上のことから、作業部会は、ヒト癌細胞株とヒト癌組織に関する研究のうち、SV40タンパク質の検出とそれに伴う癌原遺伝子と宿主染色体構造の変化を、ウイルスの機構的役割を立証する証拠とするものだけを検討することにした。腫瘍組織におけるウイルスタンパク質の存在は、発癌におけるウイルスの病因的役割の決定的な証拠ではないが、このような証拠は、ウイルスゲノムが転写的に活性であることを示し、ウイルス癌遺伝子が機能している可能性を支持する。ウイルスタンパク質の検出に関するすべての発表済みの研究は、ウイルスDNAも検出しようとしているので、これらの研究は、DNA検出のみに依存するものよりも本質的に堅牢である。感度の低下は避けられないが、特異性の方が機構解明には重要な基準であると判断される。
4.3.2.中枢神経系の腫瘍
Bergsagel et al(1992)は、脈絡叢腫瘍20例中10例、上衣腫11例中10例でSV40ウイルスDNAの検出を報告した。SV40 LTに対するポリクローナル抗血清を用いた免疫組織化学分析では、脈絡叢腫瘍5例中4例、上衣腫6例中3例の腫瘍細胞核の5〜15%に強い染色を認めた。
Zhen et al(1999)は、SV40 LTのC末端に対するPab101モノクローナル抗体を用いた免疫沈降法により、様々な組織型の65の凍結腫瘍標本についてSV40 LTを調べた。SV40 LT陽性腫瘍は、上衣腫、脈絡叢乳頭腫、下垂体腺腫、星細胞腫、髄膜腫、多形膠芽腫、髄芽腫であり、LT陽性腫瘍の頻度は33%から100%であった。SV40陽性腫瘍のサブセットでは、LTとp53(18個中18個)およびLTとpRb(15個中15個)の複合体も検出された。[作業部会は、この研究で報告された高い陽性結果は、Pab101モノクローナル抗体によるSV40 LTの検出のみに基づいており、その特異性は疑問視されている(Pilatte et al 2000;4.3.1も参照)]。
Weggen et al(2000)は、ほとんどの脳腫瘍サンプルで、SV40を検出することができなかった。LT遺伝子配列をターゲットとしたPCRアッセイを用いて、彼らは髄膜腫131例中1例、髄芽腫116例中2例、上衣腫25例中1例、および亜独立腺腫2例中1例にのみSV40 DNAを検出した。上衣腫の1例だけがSV40 VP1遺伝子の配列を含んでいた。髄芽腫1例と髄膜腫1例の免疫組織化学的研究に十分な組織があり、両方ともPab101を用いたLTタンパク質の染色は陰性であった。
ヒト脳腫瘍細胞株におけるSV40タンパク質の検出については、数件の研究報告があるのみである。
Weiss et al(1975)は、ポリクローナルハムスター抗SV40 LT抗血清を用いた間接免疫蛍光法により、7つの髄膜腫のうち2つにLTを検出した。LT陽性腫瘍細胞とSV40寛容アフリカミドリザル腎細胞株、MA 134との融合により、SV40ウイルスカプシドに対するウサギ抗血清を用いて、ごく少数(0.01-0.05%)の細胞がSV40カプセルシドの抗原に染色されることがわかった。
Martini et al(1996)は、7つの膠芽腫細胞株のうち3つで、Pab101モノクローナル抗体を用いた間接免疫組織化学分析により、SV40 LTを検出した。免疫蛍光アッセイで陽性となった細胞は1000個中1個と推定され、LTに典型的な核染色を示した。
Kim et al(2002)は、SV40 LTのN末端ドメインに対するPab419抗体を用いた免疫組織化学により、D283髄芽腫細胞株の核にSV40 LTを検出した。Daoy髄芽腫細胞株と4つの原発性髄芽腫腫瘍は、SV40 LT染色が陰性であった。
Lednicky et al.(1995)は、SV40ゲノム全体がSV40陽性の小児脳腫瘍に存在するかどうかを確認する研究を行った。リポフェクションによって腫瘍DNAを寛容なサル腎臓細胞に導入することで、彼らは1つのSV40 DNA陽性腫瘍から感染性SV40ウイルスを救出することができた。ウイルスDNAの状態や統合の部位は特定できなかった。
4.3.3.中皮腫
Carbone et al(1994)は、ヒト中皮腫におけるSV40 DNA配列の検出を初めて報告した。彼らは48個の中皮腫のうち29個(60%)にSV40 DNAを見つけ、Pab419モノクローナル抗体を用いて14個中11個の標本でSV40 LT核染色を証明した。
Testa et al(1998)が報告した多施設共同研究の結果には、1つの研究室による12個の中皮腫組織の免疫組織化学的解析が含まれていた。2種類の抗LTモノクローナル抗体(Pab101およびPab419)が使用され、この研究室では、どちらの抗体も同様の結果をもたらした。12個の中皮腫のうち10個にLT染色陽性の悪性細胞が認められ、その染色は核に局在していた。
De Luca et al(1997)は、4つの中皮腫組織におけるSV40 LTを、免疫沈降とウェスタンブロッティングによって証明した。
これらの知見とは対照的に、中皮腫組織でLTの発現が検出されなかったという報告もいくつかある。
Galateau-Salle et al.(1998)は、中皮腫、気管支肺癌、および非悪性肺サンプルにおいてSV40 DNA配列を検出できたが、15個の中皮腫と16個の気管支肺癌について行った免疫組織化学では、非特異的細胞質染色が観察されたものの、SV40 LTの核染色は見られなかった。
Jin et al(2004)は、日本の患者から採取した中皮腫18検体のうち8検体(44%)でSV40 DNA配列を検出した。しかし、18の腫瘍サンプルではSV40 LTの免疫組織化学的染色は見られなかった。解析は、SV40 TLのC末端およびN末端ドメインをそれぞれ指向するPab101およびPab416(Ab-2)モノクローナル抗体の両方を用いて行われた。
Dhaene et al(1999)は、中皮腫28例のうち13例(46%)でSV40 DNA配列を検出した。Pab101とPab419を用いた免疫組織化学的解析により、13例中10例で細胞質染色が認められたが、核染色は認められなかった。
4.3.4.リンパ腫とその他のヒト腫瘍
リンパ腫やその他のヒト腫瘍において、SV40のLT発現が検出されたという報告もある。Vilchez et al(2005)は、テキサス州ヒューストンに入院していたHIV感染者のNHL45例と、ニュージャージー州のHIV/AIDSプログラムから得たリンパ腫10例について、SV40 DNAとLTオンコプロテイン発現の存在を調べた。SV40 DNA配列は55例のうち12例(22%)で確認された。免疫組織化学分析はモノクロナル抗体Pab416とPab101で実施された。Pab101はSV40 DNA陽性の12例すべてで陽性染色を示したが、Pab416はそのうちの5例でしか検出可能な染色を示さなかった。SV40DNA陰性68検体では、いずれのモノクローナル抗体も反応しなかった。[作業部会は、Pab101とは異なり、Pab416モノクローナル抗体は、偽陽性反応を引き起こすと報告されている90kDタンパク質に汚染されていることが示されていないことに留意した。
Meneses et al(2005)は、コスタリカのHIV 陰性で化学療法未実施の患者から得た。NHL 106 例中 28 例(26%)とホジキンリンパ腫 19 例中 2 例(10%)で、SV40 ウイルス DNAを検出した。51個の反応性リンパ節および扁桃腺サンプル、40個の胃がんおよび肝がんサンプルのいずれも、SV40 DNAが陽性でなかった。SV40 LTの発現は、SV40ウイルスDNAを含む28のNHLのうち18(64%)で、モノクローナル抗体Pab416およびPab101を用いた免疫組織化学により検出された。ウイルスDNAが陰性であったリンパ腫や対照試料では、SV40 LTの免疫組織化学分析で陽性となったものはなかった。一般に、免疫陽性の悪性細胞は少なく、染色は低強度であった。
Martini et al(1998)は、HIV陽性者とHIV陰性者のNHLとホジキンリンパ腫の研究において、2つの集団におけるSV40 DNAの検出率に有意差はないと観察した:それぞれ28人中3人(10.7%)対122人中18人(14.7%)であった。半定量的PCR法を用いて、SV40 DNAは細胞あたり10-4から10-2ゲノム当量(geq)存在すると推定され、これはすべてのリンパ腫細胞内にウイルスが存在することと一致しない。LTの発現はSV40 DNA陽性サンプル18件のうち5件で認められ、Pab419試薬による免疫組織化学分析では腫瘍細胞の陽性率は1%未満だった。
Went et al(2008)は、イタリア、スイス、オーストリアの患者において1974年から2001年の間に診断された655のNHLと337のホジキンリンパ腫のアーカイブサンプルを用いて構築した組織マイクロアレイにおいてSV40 LTの発現を検出できなかった。[これらの研究者はAb-2(Pab416)試薬を使用しており、偽陽性反応を引き起こす可能性があることは示されていない]。
Martinelli et al.(2002)は、45個の耳下腺腺腫のうち28個(62%)にSV40 DNAを検出し、11個の正常唾液腺組織試料では検出しなかった。SV40 LTの発現は、Pab101モノクローナル抗体を用いた免疫組織化学により、SV40 DNA陽性の腫瘍標本28個のうち26個(93%)で検出された。
Vivaldi et al(2003)は、ヒト甲状腺腫瘍のSV40 DNA配列をPCRで調べ、腫瘍のサブセットを腫瘍総RNAの逆転写酵素PCR(RT-PCR)および免疫組織化学でLT発現を調べた。LT遺伝子の転写は、SV40 DNA陽性の甲状腺乳頭癌13例中9例、甲状腺未分化癌11例中8例で検出された。SV40 DNA陰性の腫瘍30検体では、転写物は検出されなかった。RT-PCR陽性サンプルは、Pab101モノクローナル抗体を用いて免疫組織化学的にさらに分析された。甲状腺乳頭腫8個中3個と甲状腺退形成性腫瘍8個中8個で、強い細胞質染色が検出されたが核染色は検出されなかった。
SV40誘導腫瘍を持つ動物は、LTオンコプロテインに対する高レベルの抗体を頻繁に産生する。この観察から、Engels et al(2005)は、SV40 LT 抗体がヒトのNHLと関連しているかどうかを評価するようになった。LT抗体は酵素免疫測定法により測定された。SV40に誘発された腫瘍を持つハムスターはすべて強固なSV40 LT抗体レベルを示したが、SV40に感染していないハムスターとマカク、およびSV40に自然に感染したマカクははるかに低いレベルだった。LT抗体反応は、NHLの症例およびコントロールで低レベルに観察された。全体として、血清陽性と分類されるLT抗体反応を示したのは、症例5例(6%)と対照5例(5%)のみであり、SV40 LT抗体の存在とNHLとの間に関連性がないことが示された。
4.3.5.ヒト中皮腫細胞におけるSV40 LT発現の機序研究
Carboneの研究室では、SV40ウイルスの発癌作用に対する中皮細胞の感受性を高める潜在的なメカニズムについて、いくつかの論文を発表している。Carbone et al(1997)は、SV40 LTの発現が中皮腫の高レベルのp53と関連していることを報告した。彼らはまた、LTとp53がPab419抗SV40 LTモノクローナル抗体またはp53に対するモノクローナル抗体のいずれかによって共沈殿することを示し、LTがp53と物理的に関連していることを示唆した。中皮腫細胞の溶解液に含まれるSV40 LTは、試験管内試験で翻訳されたp53タンパク質も共沈させることができた。SV40 LTとp53を共発現している中皮腫細胞では、免疫組織化学的にp21は検出されず、p53が機能的に不活性であることが示唆された。LT沈殿物には、SV40 sTおよび17K Tウイルスタンパク質の予想されるサイズのタンパク質も含まれていた。Carbone研究室からの別の報告では、De Luca et al(1997)が、中皮腫細胞におけるSV40 LTが、レチノブラストーマファミリーのタンパク質、pRb、p107およびpRb2/p130を共沈させることを示した。Bocchetta et al(2000)は、SV40に感染した初代ヒト中皮細胞が、ユニークな半伝染性感染表現型を示すことを報告した。この細胞は感染によって溶解されなかった。すべての細胞がLTと高レベルのp53を発現し、形質転換した病巣を生成した。Foddis et al(2002)は、中皮腫組織および中皮腫細胞株がテロメラーゼ陽性であり、SV40の試験管内試験感染が培養ヒト中皮細胞のテロメラーゼ活性を誘導することを発見した。
Waheed et al(1999)は、原発腫瘍検体から得られた5つの中皮腫細胞株のうち3つでSV40 DNAとLTおよびsT mRNAを検出した。LTとsTのNH2末端に対するモノクローナル抗体(Pab 108)を用いたウェスタンブロッティングでは、LTタンパク質は検出できず、LTとsTの発現レベルは非常に低いことが示された。LTとsTコード配列の最初の550bpに対するアンチセンスRNAを発現するアデノウイルスベクターを1つのSV40陽性細胞株で導入すると、細胞増殖が著しく阻害された;これは、これらの細胞が培養において成長する能力にLTは大きく寄与していると思われる。[しかし、作業部会は、長い二本鎖RNAは同じ効果をもたらすインターフェロン経路を活性化することもできるため、この阻害の特異性は不明であると指摘している。SV40に関連すると思われる他の癌についての試験管内試験分子研究は、これらの他の癌からSV40陽性腫瘍細胞株を増殖させることができなかったため、記載されていない]。
4.4.SV40と潜在的な補酵素との相互作用
アスベスト曝露に関連したがんである中皮腫におけるSV40の役割を示唆する報告がいくつかある(2項参照)。上述のように、SV40 LTは初代ヒト中皮細胞の形質転換表現型を促進することが報告されている(Bocchetta et al. 2000)。Bocchetta et al(2000)は、アスベストへの曝露を生き延びた中皮細胞にSV40 LTおよびsTをトランスフェクトすると、細胞の形質転換が起こりやすくなることを発見したが、これらの細胞はアスベスト(クロシドライト)誘発の細胞死に対して非常に感受性が高いため、その効果を定量することができない。
4.5.SV40感染に伴う癌のトランスジェニックモデル
SV40のトランスジェニック動物モデルに関する文献は、3節で詳しくレビューしている。
4.6.感受性の高い人間集団
SV40感染と免疫不全状態との関連、あるいはSV40感染と潜在的に汚染されたワクチンの接種によりSV40に暴露されるリスクのある出生コホートとの関連を支持する証拠はない。Jafar et al(1998)は、HIV陽性者(16.1%)とHIV陰性者(12.0%)とで、プラーク還元中和アッセイによるSV40血清価に差がないことを報告した。さらに、被験者を1941年以前、1941年から1962年まで、1962年以降と生年で層別化しても、血清有病率に有意差はなかった。HIV陽性患者とHIV陰性患者で診断されたリンパ腫の研究において、Martini et al(1998)は、腫瘍組織中のSV40 DNAの有病率に2つの集団間で有意差はない(10.7%対14.8%)と観察した。HIV/AIDS患者および免疫抑制下の移植患者におけるがん発生率のメタアナリシスでは、脳腫瘍の発生率は高くなかった(Grulich et al., 2007)。中皮腫については、まれながんであるためか、データは報告されていない。リンパ腫の発生率は有意に増加したが、エプスタイン・バーウイルスとこれらの癌の関連性が知られていることから、この効果全体を説明できるかもしれない。
4.7.発がんに関する機構的考察
SV40は、細胞培養や実験動物における小型DNA腫瘍ウイルスの実験的形質転換について最もよく研究された例だ。多くの研究グループや実験系から、特定の実験環境においてSV40が形質転換能力を持つという幅広い証拠が得られている。これらの実験系におけるSV40は、原理的には、ヒト細胞における発がん性ヒトパピローマウイルス(HPV)(IARC, 2007,2012)で確認されたものと同様の形質転換機構をとる。自然宿主であるアカゲザルでは、免疫抑制の条件下でも、SV40は腫瘍を誘発しないようである(総説は、Butel & Lednicky, 1999を参照)。ヒトでは、SV40の存在と形質転換活性に関する分子的証拠は乏しく、論争が絶えない(Garcea & Imperiale, 2003のレビューを参照)。
ポリオーマウイルスやパピローマウイルスによる発癌の一般的なモデルは、少なくとも1つのウイルスゲノムが各形質転換細胞内に持続的に存在し生物学的に活性であり、溶菌ウイルスのライフサイクルが中断されるというものである。ウイルスの持続は、統合によって、またはウイルスエピソームとして維持されることによって媒介されることがある。腫瘍の異なる部分、原発腫瘍、転移腫瘍に存在する腫瘍ごとに1つの統合部位が存在することは、クローン性腫瘍の拡大前にウイルスの統合が起こったことを示す。制御タンパク質をコードするウイルス遺伝子、すなわちポリオーマウイルスのLTやHPVのウイルス性オンコプロテインE6とE7は、転写と翻訳によって一貫して発現している。ウイルス性オンコプロテインは、他の機能の中でも、pRbやp53のような細胞の腫瘍抑制タンパク質と直接的または間接的に相互作用し、細胞周期やアポトーシスの調節につながる。ウイルス性オンコプロテインの存在は、形質転換した表現型を維持するためにほぼ常に必要であり、腫瘍を持つ動物またはヒトの宿主において、ウイルス性オンコプロテインに対する抗体の誘導を引き起こす可能性がある。このような抗体は、自然な感染過程ではほとんど誘導されない。ウイルスによって誘導される細胞形質転換のさらに重要な特徴は、溶解性ウイルスのライフサイクルが中断されることである。これは、ウイルス複製に不可欠な宿主因子の欠如、ウイルス複製に必要なウイルスタンパク質の機能またはウイルスゲノム上のシスエレメントの欠如が原因となる(IARC, 2007;Butel, 2012)。
SV40は、他の小型DNAウイルスと同様に、ウイルス複製を駆動するために宿主細胞のDNA複製機構を必要とする。上記で詳しく述べたように、SV40 LTタンパク質は、レチノブラストーマタンパク質ファミリーと直接相互作用し(Goodrich et al., 1991)、E2Fファミリーメンバーとの抑制複合体を破壊できる(Zalvide et al., 1998,2001;Sullivan et al., 2000,2004)。
SV40 LTはまた、p53と相互作用し、p53がその標的遺伝子の転写を活性化する能力を損なう(Kress et al、1979;Lane & Crawford、1979;Linzer & Levine、1979)。
SV40 sTは、LTと共通のDnaJ HPDK相互作用ドメインと、PP2A結合ドメインを持つ。SV40 sT単独では細胞を形質転換することはできないが、LTの細胞増殖活性を増強することができる(Noda et al., 1986;Hahn et al., 2002)。SV40 LTの形質転換能力は、ヒトポリオマウイルスであるBKVやJCVのそれよりもはるかに強いようである(Bollag et al、1989)。
4.7.1 In vitro試験
上記で詳述したように、sTおよびLTをコードする実験的に導入されたSV40初期ゲノム領域の安定な 現は、げっ歯類細胞およびまたヒト初代細胞の形質転換をもたらす(Noda et al., 1986;Hahn et al., 2002)。ウイルスDNAは通常、宿主の染色体に組み込まれることで存続する。しかし、エピソームポリオマウイルスDNAは、様々な種類の腫瘍や形質転換した細胞からも検出されている。統合が形質転換状態に必要だろうかどうかは不明である。事実上すべての安定したSV40形質転換細胞は検出可能な核LT発現を有する(Butel & Lednicky, 1999).
Bocchetta et al.(2000)は、SV40に感染したヒト中皮細胞が、ユニークな半伝染性感染表現型を示すことを報告した。この細胞は感染によって溶解されず、p53の安定化を示し、形質転換した病巣を生成した。ヒト胎児肺線維芽細胞は、持続的なSV40感染によって不死化することができ、また、少量の感染性SV40ビリオンを継続的に生産することができる(Morelli et al 2004;Mazzoni et al、2012)。
4.7.2.実験動物を用いた研究
SV40ビリオンだけでなくDNAも様々な経路でげっ歯類、特にハムスターに接種すると、様々な腫瘍が発生する(3節に記載)。腫瘍では、SV40ゲノムは安定に存続し、ウイルスLTは一貫して発現しており、腫瘍を持つ動物は、SV40 LTに対する高力価の抗体を頻繁に発症する。
SV40完全初期遺伝子領域を、本来のSV40初期プロモーター/エンハンサーエレメントの制御下に安定的に保有・発現するトランスジェニックマウスの研究により、SV40 LTの形質転換と腫瘍発生に関する基本原理の理解に寄与している。これらの研究により、形質転換を許容する細胞内でのSV40 LTの連続発現は、様々な組織で新生物を誘発することができる強力なオンコプロテインであり、静止細胞を刺激して細胞周期に入り増殖させ、pRbおよびp53腫瘍抑制経路を阻害することができることが示された。しかし、いくつかの例では、p53経路の阻害は腫瘍形成に必要でないことが判明した。トランスジェニックSV40マウスモデルは、さらに、腫瘍形成にはウイルスのがん遺伝子発現以外の付加的な遺伝子変化が必要であることを示した(Lednicky & Butel, 1999;Butel, 2000b,2012;Ahuja et al., 2005;Pipas, 2009;Sáenz Robles & Pipas, 2009;Gjoerup & Chang, 2010)。
4.7.3.ヒト腫瘍試験
PCR分析によるSV40 DNAは、中枢神経系腫瘍、中皮腫、リンパ腫、耳下腺腫瘍、甲状腺乳頭癌および甲状腺未分化癌を含む広範なヒト腫瘍で検出されている(研究の詳細については、上記を参照)。さらに、いくつかの研究では、免疫組織化学によって腫瘍細胞の核で、あるいは免疫沈降法やウェスタンブロット分析によって腫瘍組織でSV40 LTを検出したことも報告されている。しばしば、免疫蛍光法陽性の腫瘍組織では、数個の腫瘍細胞のみが陽性に染色され、シグナルも弱かった。LTとp53やpRbとの複合体の存在も報告されており、数例ではSV40初期領域RNAの存在も報告されている。しかし、いくつかのグループは同じ腫瘍タイプでSV40 DNA配列を検出しなかった。また、SV40 DNA陽性と同定した中皮腫でLTを検出できなかった、あるいはSV40 LTモノクローナル抗体が細胞質で染色されたことを報告したグループもあった。
相当数のSV40 PCR DNA陽性ヒト腫瘍組織における、ウイルス負荷、ウイルスDNAの状態、LTコード領域の変異状態、pRb経路の関与、pRbおよびp53遺伝子配列の状態を分析した詳細な研究は全くない。HPVまたはメルケル細胞ポリオーマウイルス(MCV)誘発腫瘍の患者またはSV40誘発腫瘍を有する実験動物において、ウイルスオンコプロテインに対する抗体が特異的に生じることと類似して、SV40誘発腫瘍の患者においてSV40 LTに対する同様の抗体反応が期待される。しかし、SV40 DNA PCR陽性腫瘍の患者については、まだそのような研究が行われていないため、そのような抗体データは報告されていない。
5.報告されたデータの概要
5.1.暴露データ
SV40の自然宿主はアカゲザルであり、その中でウイルスは沈黙感染として維持されている。SV40へのヒトの曝露は稀な出来事と考えられており、サルと接触している人に限定される。過去には、SV40に汚染されたワクチン(主にポリオウイルスワクチン)の接種により、数百万人が曝露されたことがある。ヒトからヒトへの感染が起こるかどうかは不明である。SV40への曝露は、PCR法によるDNA配列の検出と、ELISAまたは中和試験による特異的抗体の検出の両方で立証される。一般に使用されるプラスミドや細胞株による実験室汚染が、PCRの陽性結果に寄与している可能性に大きな疑問が呈されている。1995年以降に発表された研究の半数は、健康な個人でSV40 DNAを検出することができなかった。同様に、SV40とBKVおよびJCVとの血清学的な交差反応性は、血清学的研究間で観察された相違の多くを説明できる。ヒトポリオマウイルスとは対照的に、BKVとJCVのカプシドを血清にあらかじめインキュベートした、よく管理された血清学的検査では、SV40がヒト集団に感染するという証拠はほとんど、あるいは全くない。
5.2.ヒト発がん性データ
ヒトにおけるSV40の発がん効果に関する研究は、中皮腫、非ホジキンリンパ腫(NHL)、脳腫瘍を対象としている。コホート研究では、1950年代と1960年代初頭にSV40で汚染された不活性化ポリオウイルスワクチンを接種した人々を追跡調査した。これらの研究は、個々の被曝量の評価や潜在的な交絡因子の調整がなされていないなどの限界があるが、大半は、この被曝に関連した癌のリスク上昇を実証していない。さらに、いくつかの症例対照研究では、SV40感染の血清学的マーカーと中皮腫、NHL、脳腫瘍、または他のがんとの関連性が評価されている。これらの研究のほとんどは、がん患者およびがんでない対照被験者におけるSV40に対する抗体の有病率が同様に低いことを実証している。
このように大部分が否定的な研究の中で、他のいくつかの研究ではSV40とがんとの関連性が示唆されている。例えば、英国でのレトロスペクティブ・コホート研究では、SV40で汚染された不活性化ポリオウイルスワクチンに暴露された一部の出生コホートで、中皮腫の発生率が上昇したことが報告されている。非ホジキンリンパ腫の症例対照研究では、症例で対照群より高い血清SV40抗体の有病率が観察されたが、SV40抗体の大部分はBKVまたはJCVとの交差反応であるようだ。最後に、母親が妊娠中に潜在的に汚染されたポリオウイルスワクチンを接種した子供のコホートにおいて、血液学的悪性腫瘍と神経腫瘍の発生率が高いことが観察された。しかし、SV40に対する抗体を持つ母親はほとんどいなかったため、これらの子供の癌をSV40と関連付けることはできなかった。これらの研究の限界は、SV40感染状態の評価における不確実性、他のがん原因(例:アスベスト)による交絡の残存、がん症例数の少なさなどである。
さらに、多くの症例シリーズが、特に中皮腫、非ホジキンリンパ腫、脳腫瘍などのヒト腫瘍の高い割合でSV40 DNAが検出されたことを報告しているが、そうでないものもある。ケースシリーズ間の相違の理由は不明だが、患者集団や検査方法の違いに関連している可能性がある。低レベルのSV40 DNA(プラスミド、細胞株、または他の供給源に存在する)による腫瘍検体の汚染は、SV40にとって特に懸念される。
5.3.動物がん原性データ
実験動物におけるSV40の腫瘍形成能は、広範囲に研究されている。異なる接種経路、異なるウイルス株、宿主動物や実験条件のバリエーションが使用されてきた。
新生児(NB)アウトブリードハムスターを用いた13の研究では、ウイルスは皮下接種された。線維肉腫は非常に高い発生率(60%以上)で再現性よく誘導された。腫瘍の誘発は用量依存的であり、腫瘍の発生率の増加は感染性SV40のレベルが高いことに関連していた。宿主の年齢が要因であることが判明し、曝露時のレシピエント動物の年齢が高くなると腫瘍の発生率が低下した。
4つの研究において、NBアウトブリードハムスターにSV40を脳内接種したところ、上衣腫または脈絡叢腫瘍に分類される脳腫瘍が高率に発生した。1つの研究では、脳腫瘍の誘発にウイルスの用量依存性が見られた。
子ハムスターを静脈内または心臓内投与でSV40に暴露した研究は6件あった。様々なタイプの腫瘍が再現性よく観察され、最も頻度が高かったのはリンパ腫、骨肉腫、および中皮腫であった。腫瘍の発生率は、ウイルスの投与量の減少およびレシピエント動物の年齢の上昇に伴って減少することが実証された。また、SV40 small T-antigen (sT) 欠失変異体は、リンパ腫を優先的に発生させることが確認された。
4つの研究において、子ハムスターにSV40を腹腔内または胸腔内投与したところ、誘発された腫瘍の主なタイプはやはり中皮腫、リンパ腫、および骨肉腫であった。1つの研究では、SV40を胸腔内に接種したところ、すべてのレシピエントで中皮腫が発生した。別の研究では、妊娠中のハムスターにSV40を接種した後、子孫に腫瘍が発生することがわかった。これらの研究では、SV40ウイルスの株によって腫瘍の発生率に統計的に有意な差があることも確認された。
3つの研究では、SV40 DNAをNBハムスターに皮下接種した。ウイルスDNAには腫瘍形成性があり、感染性ウイルスに暴露された後に観察されたものと同様の腫瘍発生率および腫瘍型が誘導された。
2つの研究では、SV40を新生児マウスに接種した。1つの研究では、肝臓および/または脾臓の肉腫の発生が報告され、その発生率はマウスマラリア寄生虫との共同感染によって増加した。もう1つの研究は否定的であった。
げっ歯類のMastomys natalensisを対象とした1件の研究では、SV40の皮下接種後に脳腫瘍(上衣腫およびおそらく一部の脈絡叢腫瘍)の高い発生率が報告された。
トランスジェニックマウスを用いた4つの研究では、天然のウイルスプロモーターを持つSV40が使用された。すべての研究で、脈絡叢腫瘍が高率に観察された。胸腺の過形成や腎臓病変も時々見られた。ある研究では、リンパトロピックパポウイルスの大型T抗原(LT)が、SV40のLTの代わりに脳腫瘍を誘発することができた。
トランスジェニックマウスでSV40とJCVのプロモーターとLT遺伝子を比較した2つの研究では、観察された腫瘍のタイプ(例:脈絡叢乳頭腫)はSV40プロモーターのトロピズムと強い相関があった。これらを総合すると、LTがトロピズムに寄与している可能性が示唆された。
離乳ハムスターにSV40とクロシドライトアスベストを共投与すると、ウイルス+アスベストで中皮腫の発生率が有意に高くなることから、共発がん性があることがわかった。また、SV40 LTのみをコードする遺伝子を高コピー数で導入したトランスジェニックマウスをアスベストに暴露したところ、シングルコピー系統や野生型マウスよりも短い潜伏期間で中皮腫が発生し、アスベストとの相乗効果が観察された。
5.4.メカニズムおよびその他の関連データ
動物実験および細胞培養実験から、SV40がそのゲノムの初期領域にコードされたLT(オンコプロテイン)を介して直接発癌および形質転換することができるという強力かつ一貫した証拠がある。そのメカニズムには不死化、形質転換、およびアポトーシスの阻害が含まれている。このようなメカニズムがヒトの腫瘍で活性であることについては、弱い証拠しかなく、議論の余地がある。
- PCRによる分析に基づくSV40 DNAの存在は、いくつかのグループによって広範な種類のヒト腫瘍で報告されているが、他のグループでは報告されていない。実験的に立証された疑問として、市販のプラスミドによる実験室の汚染が、一部のPCR陽性結果に寄与している可能性が指摘されている。また、実験方法の違いも、研究室間の相違の一因となっている可能性がある。
- SV40のDNA量を定量化した数少ない研究において、SV40のDNAは、もしヒトの腫瘍で見つかったとしても、そのほとんどが低いコピー数で存在するようだ。このことは、SV40に関連する可能性のある腫瘍内の細胞の大部分は、ウイルスゲノムを含んでいないことを示している。従って、SV40による発癌の新しいメカニズムが必要だが、これについては現在のところほとんど証拠がない。
- SV40 DNA陽性のヒト腫瘍の細胞におけるウイルス癌遺伝子の発現を証明する研究は少なく、最も広く使われている2つのモノクローナル抗体の特異性は、ある研究の実験結果に基づき疑問視されている。
- ヒト腫瘍において、pRbファミリータンパク質やp53が関与する経路を通じてSV40が細胞周期やアポトーシスを制御している証拠を示す研究は少なく、その証拠も弱い。
6.評価
6.1.ヒトにおけるがん
SV40の発がん性については、ヒトでのエビデンスは不十分である。
6.2.実験動物におけるがん
SV40の発がん性については、実験動物において十分なエビデンスが得られている。
6.3.総合評価
SV40は、ヒトに対する発がん性については分類できない(グループ3)。
6.4.合理的な理由
- ヒトポリオマウイルスと比較して、SV40に対する血清反応性は非常に低い。
- BKVやJCVに反応する抗体を除外したSV40抗体検査を用いた、十分に実施された血清疫学研究は、SV40がヒトに感染することを示す証拠にはならない。
- いくつかの発展途上国や先進国で異なる手法で下水を調査した結果、SV40の存在は明らかにならなかったが、他のポリオーマウイルスやパピローマウイルスの存在は示された。
- 何百万人もの人々がSV40に汚染されたワクチンにさらされたが、汚染された不活化ポリオウイルスワクチンのレシピエントを対象とした複数の追跡調査では、曝露されていないコホートと比較して、がんのリスクが増加することは明らかになっていない。
- がん患者を対象とした研究では、対照集団と比較してSV40に対する抗体の有病率が高いという結果は得られていない。
- ヒト腫瘍のSV40 DNAを評価したケースシリーズでは、相反する結果が得られており、一部の陽性結果にはPCRの汚染が関与していることが懸念されている。
- 齧歯類における形質転換のメカニズムは非常によく確立されているが、広範な研究にもかかわらず、このメカニズムがヒトで作動するという説得力のある証拠はない(さらに、ワーキンググループの一部のメンバーは、ウイルスの影響は種特異的であり得ると考えた)。
セクション1,2、4で示された強力なエビデンスを考慮し、ワーキンググループは、ヒトにおけるがんを考慮する場合、実験動物からのデータをあまり重視しないことにした。