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SARS-CoV-2患者における初期ウイルス負荷との関連性 結果と症状
ASSOCIATION OF INITIAL VIRAL LOAD IN SARS-CoV-2 PATIENTS WITH OUTCOME AND SYMPTOMS
pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32628931/
概要
2019年新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）のウイルス負荷（VL）の動態とさまざまな臨床パラメータとの関連は、米国の患者集団ではまだ十分に特徴づけられていない。
ここでは、ニューヨーク市の三次医療センターからの患者 205 人のコホートにおいて、症状の重症度、処分（入院 vs 直接退院）、入院期間、集中治療室への入院期間、酸素サポートの必要期間、全生存期間などの ウイルス負荷 とパラメータとの関連を調査した。ウイルス負荷 は q-PCR を用いて決定し、正規化のために Log10 変換した。これらの関連を検定するために一変量および多変量回帰モデルを用いた。
その結果、診断されたウイルス負荷は、年齢、性別、人種、BMI、および併存疾患を調整した後、入院患者では入院していない患者に比べて有意に低いことがわかった（log10 ウイルス負荷 = 3.3 vs.4.0；p=0.018）。
ウイルス負荷値が高いほど、全患者および入院患者のみで症状の持続期間が短く、入院期間が短くなった（係数=2.02、-2.61、-2.18、それぞれp<0.001、p=0.002、p=0.013）。ウイルス負荷、ICUへの入院、酸素サポート期間、全生存期間との間には有意な関連は認められなかった。
これらの所見は，症状の少ない患者では，より高い排出リスクを示唆するものであり，SARSCoV-2の封じ込め戦略を考える上で重要な考慮事項である。さらに、ウイルス負荷とがん既往歴との間には新たな関連性があることを明らかにした。本研究で得られた知見を検証するためには、より大きな研究が必要である。
はじめに
2019年の新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）は、2019年12月に中国の武漢で初めて報告され、これまでのところ、世界的な罹患率と死亡率に大きな影響を与えている1 。SARS-CoV-2 は、2002 年～2003 年にパンデミックを引き起こした SARS-CoV と遺伝的に関連している。
SARS-CoVのパンデミックは公衆衛生上の介入によって食い止められたと考えられているが、2つのパンデミックの間には政策の適時性や有効性に違いがあることに加えて、SARS-CoV-2の方が食い止めるのが非常に難しいことが証明されている。
両方のウイルスは、細胞のエントリのために同じ受容体を利用しているが、SARS-COV-2は、対応するヒトの受容体のためのより高い活性を持っており、おそらくウイルス感染性2、3を増幅させる修飾スパイクタンパク質を使用している。
さらに、2つのウイルスは、異なる脱落速度を持っているように見える。SARS-CoVのウイルス負荷は、症状発症から平均10日後にピークを迎えるが、中国の広州第八人民病院の94人の被験者を対象とした最近の研究では、SARS-CoV-2のウイルス負荷は症状発症の0.7日前にピークを迎えており、感染は感染の初期に起こることが示唆されている4-7。
その結果、疾患の封じ込めにはSARS-CoVの封じ込めとは異なる戦略が必要となる可能性がある。
さらに、著者らはCOVID-19の軽症例と重症例のウイルス負荷動態を比較し、2つのグループ間で差がないことを報告している7 。同様に、イタリアのロンバルディア州の5000人を対象とした研究では、無症候性キャリアと症候性COVID-19患者の間でウイルス負荷に差がないことが報告されている8 。
一方、中国南昌市の76名の患者を対象とした研究では、重症の入院患者は軽症患者に比べてウイルス負荷が高く、ウイルス脱落期間が長い傾向があることが示されている9 。
4 現在までのところ、米国の患者集団において、ウイルス負荷と異なる臨床パラメータと転帰との関連を調査した研究はない。
ここでは、ニューヨーク市の三次医療センターの救急部でSARS CoV-2陽性患者から得られたウイルス負荷と異なる臨床パラメータとの関連性を明らかにしようとした。これらのパラメータには、症状の重症度、処分（入院と直接退院）、入院期間、集中治療室への入院期間、酸素サポートが必要な期間、および全生存期間が含まれていた。また、特定の併存疾患がウイルス負荷の高さと関連しているかどうかについても検討した。
考察
COVID-19 感染の診断には定性 SARS CoV-2 RT-PCR アッセイが広く用いられているが、ウイルスコピーの判定に定量的 SARS CoV-2 RT-PCR が臨床的に有用であるかどうかは不明である。
これまでの研究では、軽度の COVID-19 と重度の COVID-19 の間のウイルス脱落速度に関して相反する証拠が示されているが、臨床転帰との関連性は示されていない7, 9 。
本研究の目的は、診断用ウイルス負荷が既知の臨床パラメータや転帰に影響を与えるかどうかを検討することであった。その結果、診断用ウイルス負荷は入院していない患者で高く、症状の持続期間と有意な逆相関があることが示された。このようなウイルス負荷と症状の持続時間の逆相関は、一変量解析および多変量解析で評価した入院サブグループでも観察された。
我々の結果は、ウイルス負荷が症状発症後まもなくピークを迎えることを裏付けるものであり、また、アジアの初期コホートでは、ウイルス負荷は症状前の段階でピークを迎え、18～217日目までにゆっくりと低下して検出不能になることを示した結果を支持している。さらに、ウイルス負荷は病気の重症度と逆相関していることを示した。
ウイルス負荷が高いのは重症化してからの時間を反映しているため、重症化してからの時間よりも軽症化してからの時間の方が長いと考えられる。これらの知見は、COVID-19の自然史に関する我々の現在の知識の範囲内で解釈すると興味深いものである。
多くのCOVID-19患者は初期症状から14～21日で回復するが、かなりの割合の患者が症状発症から1週間後に重症化する11。
我々のコホートでは、入院を必要とする患者（そのほとんどが重症または重症の症状を持つ患者）の鼻咽頭サンプリングから検出されたウイルス負荷は、疾患経過の遅い時点で得られたものであった。この事実は、疾患期間が長ければ長いほどウイルス負荷が高くなるのではなく、むしろ低いウイルス負荷になることを示した先行研究と同等の結果である7 。
この結果はまた、軽度のCOVID-19症状を持つ患者が、高ウイルス負荷を考えると、最も重要な「見落とされた」脱落源である可能性があることを示している。
私たちは、封じ込め戦略は、定量的なウイルス負荷を利用して、ウイルス力価の高い患者を特定することができると考えている。
病院のトリアージの設定では、ウイルス負荷からの情報を利用して、どの患者が陰圧室を受けるかを決定することができる。外来では、臨床医はウイルス負荷を定量的な指標として利用し、感染拡大のリスクを軽減するために、自己隔離と顔を覆うことの重要性を強調することができる。
11 Wölfelらは、COVID-19感染症患者の上気道ウイルス負荷のピークは症状発生から1週間以内であることを明らかにした12。この研究コホートでは、14日目までに100%の血清転換が行われ、症状が消失したにもかかわらず、患者はPCRで検出可能な上気道組織でのウイルス複製が継続していた。
我々の研究ではCOVID-19患者におけるウイルス感染の時間的特徴は明らかにされていないが、重症患者では症状の間隔や期間が有意に延長していることが観察された。逆に、症状間隔が短い患者では、非入院患者と同様に軽度の症状を呈していた。
Chenらは、上海の249人の患者のCOVID-19の経時的進行を報告しており、ICU患者は非ICU患者に比べてPCR陽性のままで、症状の間隔や期間が延長していることを明らかにしている。さらに、Liuらは、軽症例は重症例に比べてウイルス負荷が有意に低いことを示している9 。
それにもかかわらず、両研究ともコホートは入院患者のみで構成されているのに対し、我々の研究では非入院患者と入院患者の両方が含まれている。さらに、これまでの研究では、ウイルス負荷とCOVID-19の臨床転帰との関係を評価していない。
我々の研究では、ウイルス負荷と臨床転帰（入院期間、酸素サポート必要量、生存期間を含む）との間には有意な関連性がないことが示された。興味深いことに、複数の論文でCOVID-19の重症症例は疾患過程の後期に発生した高い罹患率を示しており、重篤な症状は高ウイルス価とは無関係である可能性が高いことが示唆されている11。
患者の悪化は、急性呼吸窮迫症候群（ARDS）と多臓器不全に関連していると考えられており、免疫学的な過活性化に関連していると考えられている。COVID-19に関連した高い罹患率および死亡率は、それ自体が高いウイルス負荷力価によって引き起こされるのではなく、この制御されていない炎症反応に直接リンクしているように思われる。
我々の研究は、分析されたコホートが主に非入院患者で構成され、重度のCOVID19感染を示した患者のごく一部のサブセットのみであったという点で限定されている。また、ウイルス負荷は、鼻咽頭スワブを使用して上気道からのみ得られたものであり、単一の時点で得られたものである。
これはCDCで推奨されている検体であるが、下気道や気管支肺胞ラベージ（挿管中の患者）などの他の情報源からの追加の同期サンプリングや縦断サンプリングも重要な比較対象となっていたであろう。
標本採取の技術的な課題やウイルス曝露のリスクが高まるため危険ではあるが、重症患者の下気道組織や血液からの定量的なウイルス負荷のさらなる探索は、臨床転帰のより良い予測因子となる可能性がある。
診断用ウイルス負荷は予後予測の観点からは有用ではないように思われるが、症状が軽度で入院していない患者では重要な感染性の代用疫学的マーカーである。
したがって、我々の分析は、COVID19が疑われて救急外来に来院した患者の初期診断の一部として、診断用ウイルス負荷を定性的な方法と組み合わせて実施することの妥当性を示している。
それにもかかわらず、無症候性または軽度の症状を呈する患者13においては、この導入が最も重要であるが、定量法のマニュアル的な性質は、診断検査室のワークフローへの大規模な統合を制限する可能性がある。将来的には、定量法の自動化がこの問題を克服する可能性がある。
公共の場でのフェイスマスクの着用はCOVID-19の感染経路とウイルス負荷に影響を与えるか？
フェイスマスクの着用義務化は、中央ヨーロッパでCOVID-19が発生した直後にチェコ共和国とスロバキアで実施された。これまでのところ、これらの国々では、10万人あたりのCOVID-19関連の死亡者数は、他の近隣諸国や近隣諸国に比べてはるかに少ない。
公共の場でのフェイスマスクの使用は、一般の人々をウイルス感染から保護しないかもしれないが、推定的にウイルス負荷を減少させ、COVID-19病の好ましい臨床結果に貢献している。
抗原特異的T細胞とB細胞が完全に発生するには一定の時間が必要である。公共の場でフェイスマスクを着用することは、口腔粘膜および／または結膜上皮を介したウイルス感染を促進し、適応免疫反応の発生を可能にする。
高負荷のSARS-CoV-2を吸入した場合には、完全に防御的な適応免疫反応が発達するまでの時間が十分ではないように思われる。
そうなると、より特異性が低く、よりダメージの大きい自然免疫応答が優勢になる。
SARS-CoV-2ウイルス負荷はCOVID-19死亡率を予測する。
SARS-CoV-2 viral load predicts COVID-19 mortality
www.thelancet.com/journals/lanres/article/PIIS2213-2600(20)30354-4/fulltext
重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2（SARS-CoV-2）検出プラットフォームは現在、定性的な結果を報告している。しかし、RT-PCRに基づく技術により、他のウイルス性疾患における感染リスクおよび疾患の重症度と関連するウイルス負荷を計算することが可能となっている1。2, 3, 4 我々の知る限りでは、大規模な入院患者コホート（n=1145）における死亡率の独立した予測因子として、診断時のSARS-CoV-2ウイルス負荷について報告したのは我々が初めてである。
我々は、リアルタイム RT-PCR（Roche cobas 6800; Roche, Basel, Switzerland）を用いて、SARS-CoV-2 の鼻咽頭スワブサンプルをプロスペクティブに評価した。陽性サンプルは、臨床使用が承認された研究室開発の定量的 RT-PCR 検査5 で評価し、ウイルス負荷は標準曲線を用いて算出した（付録[pp 1-2]に記載されている完全な方法）。
SARS-CoV-2が陽性と判定された症候性入院患者のウイルス負荷は、診断時に両プラットフォームで陽性と判定された2020年3月13日から5月4日の間に採取されたサンプルについて測定された。完全な生存データ（退院または病院で死亡）を有する患者のみを解析に含めた（n=1145）。平均年齢は64-6歳（SD 17-5）で、男性患者は651人（56-9%）、自己申告による人種分布は、アフリカ系アメリカ人患者357人（31-2%）、白人患者335人（29-3%）、アジア人患者42人（3-7%）、その他の人種患者375人（32-8%）、人種不明患者36人（3-1%）であった。全体平均log10ウイルス負荷は5～6コピー/mL（SD 3-0），中央値log10ウイルス負荷は6～2コピー/mL（IQR 3-0～8-0）であった。平均対数10ウイルス負荷量は，試験期間終了時までに生存していた患者（n=807，平均対数10ウイルス負荷量5-2コピー/mL［SD 3］）と死亡した患者（n=338，6-4コピー/mL［2-7］）との間で有意に異なっていた。
年齢、性別、喘息、心房細動、冠動脈疾患、慢性腎臓病、慢性閉塞性肺疾患、糖尿病、心不全、高血圧、脳卒中、および人種を調整したCox比例ハザードモデルでは、ウイルス負荷と死亡率との間に有意な独立した関連が認められた（ハザード比1.07 [95% CI 1.03-1.11]、p=0-0014;付録p 3）。一変量生存解析では、ウイルス負荷が高い（全体の平均log10ウイルス負荷1 mL当たり5～6コピー以上と定義）人とウイルス負荷が低い人との間で生存確率に有意な差が認められ（p=0-0003;付録p4）、平均追跡期間は13日（SD 11）、最大追跡期間は67日であった。
COVID-19における早期のリスク層別化は依然として課題である。ここでは、高ウイルス負荷と死亡率との間の独立した関係を示す。定性検査をウイルス負荷の定量的な測定に変換することは、臨床医が患者のリスク層別化を行い、利用可能な治療法や試験の中から選択する際に役立つであろう。ウイルス負荷はまた、感染性に基づいた隔離対策にも影響を与える可能性がある。今後の研究では、リスク予測のための統合的アルゴリズムを開発しながら、SARS-CoV-2ウイルス負荷の動態や、中和抗体、サイトカイン、既往症、受けた治療法などの共変量との定量的な関係を検討していく予定である。