1型糖尿病におけるCOVID-19などの感染症予防のためのBCG複数回接種について（部分翻訳）

Contents

概要
はじめに
結果
考察
本試験の限界
- 図4
概要
- ハイライト

www.cell.com/cell-reports-medicine/pdf/S2666-3791(22)00271-3.pdf

概要

COVID-19およびその他の感染症に対する安全かつ有効なプラットフォームワクチンが必要とされている。この無作為化二重盲検プラセボ対照第 2/3 相試験では、COVID-19 未接種かつリスクのある地域ベースのコホートにおいて、COVID-19 およびその他の感染症の予防のための多用量のBacillus Calmette-Guerin (BCG）ワクチンの安全性と有効性を評価する。

アットリスク集団は1型糖尿病の成人である。144人の被験者を登録し、96人をBCGに、48人をプラセボに無作為に割り付けた。15カ月の試験期間中、脱落者はなかった。プラセボ投与群の累積発症率は12.5%、BCG投与群は1%で、COVID-19の確定診断基準を満たし、有効率は92%であった。また、BCG投与群では、COVID-19を含む感染症症状が少なく、重症度も低く、患者あたりの感染症イベントも少なくなっている。BCGに関連する全身性の有害事象は見られなかった。

BCGの広範な感染防御は、新しいSARS-CoV-2変異株や他の病原体に対するプラットフォーム防御を提供する可能性を示唆している。

はじめに

BCG ワクチンは、もともと結核予防のために開発された 100 年以上の歴史を持つワクチンである。これまでに開発されたワクチンの中で最も安全なワクチンとして知られ、すでに30～40億人が接種し、毎年1億2千万人の新生児が接種を受けている1。

過去17年間の無作為化臨床試験や疫学調査により、BCGワクチンは上気道感染症、ハンセン病、マラリア、ウイルス、細菌感染症など、多くの感染症からヒトを守ることが明らかになっている2-16。

このワクチンの幅広い感染症防御能力を最初に示したのは、100年前、ワクチンの共同発明者であるAlbert Calmetteが、ワクチンを接種した小児の死亡率（結核とは無関係）が4倍低下したことを指摘したときで、おそらく幅広い感染症防御からと思われる17。

このような保護効果は、一般的な新生児接種の後に青年期にBCGを再接種した場合にも現れる10。BCGワクチンは、1型糖尿病や多発性硬化症などの免疫疾患からヒトを保護する可能性もある18-21。このような広範な恩恵の背後にあるメカニズムは、活発な科学的発見のテーマである。

SARS-CoV-2の大流行が始まると、いくつかの疫学研究で、新生児BCGワクチン接種とCOVID-19による疾病率および死亡率の減少との関連が、国単位で、典型的な新生児ワクチン接種から数十年後の高齢者でさえ明らかになり始めた22-40。新生児期の曝露量やBCG株の違いなど、他のいくつかの世界的な集団では、利点は観察されなかった24,41-47.

米国では新生児や成人にBCGを接種したことがないため、SARS-CoV-2感染からの予防の可能性を考慮したBCGの無作為化試験は、ワクチン未実施の米国成人集団におけるきれいな比較となる。この並行試験は、長年の成人1型糖尿病の治療を目的としたBCGの進行中の二重盲検無作為化試験を応用したもので、米国でCOVID-19が流行し始める2020年1月1日に、すべてのコホートはBCGまたはプラセボの3回の接種を完全に受けていた。

1型糖尿病患者は、COVID-19 48による罹患率および死亡率に関して、米国で最も脆弱な集団の1つである。また、1型糖尿病患者は、COVID-19 49を含む感染症リスクが高いこともよく知られている。

COVID-19のパンデミックが悪化するにつれ、ワクチン開発が中心となっている。しかし、ほとんどの臨床プログラムの焦点である抗原特異的ワクチンは、新しいウイルス変異株に追いつくのに苦労している。

理想的なワクチンは、安全で有効性が高く、価格が手ごろであり、刻々と変化するウイルス変異株や将来の感染症パンデミックに対して持続的な防御を提供するものであるべきである。

われわれは、BCGワクチンが、脆弱な1型糖尿病患者集団におけるCOVID-19に対する防御を含む、広範な感染症防御のためのプラットフォームワクチン技術を提供し得るかどうかを判断するために、15カ月間（2020年1月1日から2021年4月まで）無作為二重盲検プラセボ対照プラットフォーム試験を実施した。

結果

SARS-CoV-2感染症およびその他の感染症に対するBCGワクチンの複数回接種の影響を評価した（図1A）。この並行試験の開始時点で、すべての参加者はパンデミック前の2年間にBCGワクチン接種を3回、またはプラセボワクチン接種を3回受けていた。

脱落者ゼロの試験で、BCGの多剤投与が安全であることが判明

144人の参加者は全員、過去にBCGを接種していない米国市民で、COVID-19の病状や症状を悪化させる併存疾患である1型糖尿病を長年患っていた（図1B）49。今回の15カ月の並行試験期間中に、追跡調査不能や脱落した参加者はいなかった。

1型糖尿病に関する最初の研究には、合計150人の参加者が登録された。BCG複数回投与が感染症全体およびCOVID-19特異的疾患に及ぼす影響を評価するこの並行臨床試験の開始時（2020年1月）には、BCG投与者が96人、プラセボ投与者が48人だった。これらの被検者は、すべて2年前にBCGまたはプラセボを接種していた。

抗原特異的なワクチンとは異なり、BCGに関連する全身性の有害事象は、ワクチン接種期間中に参加者のいずれにも発生しなかった。BCGワクチンは、通常2-4週目に現れる局所皮膚反応を引き起こする。有害事象として過剰な局所反応は報告されなかった。本試験のこの時期には、他のCOVID-19ワクチンはまだ販売されていなかったため、本試験に影響を与えることはなかった。

BCG群ではCOVID-19確定症例がプラセボ群より少なく、ワクチン効果は92%であった

15カ月のCOVID-19試験終了時のBCG群におけるCOVID-19確定例の累積発生率は96人中1人（1%）であったのに対し、プラセボ群では48人中6人（12.5%）であった。COVID-19の確定症例の基準は、PCRが広く普及する前のパンデミックの初期に作成されたものである。

したがって、必要な基準（方法および図S1参照）は、COVID-19の少なくとも1つのFDA定義の症状を報告することと、10種類のアッセイ（9種類のSARS-CoV-2 IgG抗体結合アッセイおよびウイルスRNAのPCRテストを含む10番目のアッセイ）のうち5種類以上で陽性所見が得られることであった。

PCRの利用可能性が限られていたため、数名の被験者は症状に加えて複数の血清検査陽性のみに基づいて診断された。COVID-19の確定症例を予防するためのBCG（対プラセボ）の有効性は92%であった（図2)。モンテカルロ統計の結果、事後確率（ワクチン有効率30%以上）は0.99となった。

COVID-19の現在の診断基準はPCRに基づいているため、FDAが定義したCOVID-19の症状が少なくとも1つあることに加えて、PCRが単独で陽性であることに基づいてBCGの有効性も計算した。その結果，BCG群ではPCR陽性の有症状者はいなかった（0%）のに対し、プラセボ群では有症状者かつPCR陽性者は5名（10.4%）であった。

これらの結果は、PCRの結果のみを考慮した場合、0.99事後確率で100%の有効性を示すものである。これはPCR累積グラフ(図3B)でも容易に視覚化でき、PCRに基づくCOVID-19の最初の検出例が試験開始7カ月目であるのに対し、SARS-CoV-2抗体の血清検査では2カ月という早い時期に最初の陽性例が検出された(図2B)。

BCG群、プラセボ群ともにCOVID-19による死亡はなかった。

ヒートマップ比較では、プラセボ群の方がBCG群よりもSARS-CoV-2抗体レベルの存在感や強度が高かった

SARS-CoV-2抗体レベルの存在と強度 (COVID前のベースラインに対するZスコア）のヒートマップ比較では、BCGグループよりもプラセボグループの有症者において、感染と抗体反応の強度が有意に増加していることが示された（図3A）。

これらのデータは有症状者におけるものである。完全性を期すために、症状のあるなしにかかわらず、すべての試験対象者のCOVID-19抗体も提示す。全試験参加者のヒートマップは、再び、プラセボ被験者にほぼ独占的にCOVID-19感染が存在することを示している（図S2)。

ウイルスの異なる領域に対する抗COVID-19抗体検査の累積グラフは、図2Bに示されている。Number at riskデータを図S4に示す。抗体反応を誘発するSARS- CoV-2タンパク質領域（主にスパイクタンパク質）の同一性は、図S1に記載されたローマ数字で示される。

抗体反応を誘発する6つのタンパク質領域は、ウイルスのSpikeタンパク質1に由来し、2つはSpikeタンパク質2に位置し、1つのウイルス領域は、ウイルスRNAポリメラーゼに対する抗体に特異的であった。これらの試験に含まれるほぼすべてのCOVID-19ウイルス領域は、COVID-19ウイルスエピトープIIを除いて、BCG群と比較してPlacebo群では抗体反応性の蓄積が有意に増加していることが示された。

BCG群（対プラセボ群）では、患者1人あたりの感染症発生数が少なく、感染症症状および重症度は感染症総数および平均感染症指数で評価され、より少なかった

MedDRA (Medical Dictionary for Regulatory Activities)の分類コーディングにより「有害事象」として収集された感染症事象を分析した（図S3B）。先行する臨床試験データは、BCGワクチン接種が「オフターゲット」効果、すなわち、結核予防という本来の用途を超えたウイルスおよび細菌感染症予防（本研究ではSARS-CoV-2ウイルス感染症の予防）を示すことを示している22-25,27,37-39,50}。

今回のCOVID-19試験の期間を用いて、COVID-19と他の感染症を含む感染症症状を解析した。被験者が報告し、患者あたりの累積感染症として表される累積感染症は、BCG vs プラセボ群で有意に少なかった（有害事象率を比較するポアソンモデル p=0.004;図4AおよびS3B）。

これらの知見は、最小限の防御を示すものと思われる。BCGワクチンの他のオフターゲット効果に関するいくつかの臨床試験データによると、BCGの臨床効果が得られる期間は、ワクチン接種開始後2～3年の範囲であることが多いようだ19,20。

このBCGのワクチン効果発現期間を感染防御の観点から見るために、臨床試験の感染症有害事象を、3種類のBCGワクチンを接種したCOVID試験前の期間と、その後の今回の臨床試験の15カ月間の期間に分けた（図4B）。今回の試験期間中のBCG群とプラセボ群の感染症有害事象の比較では、有意なポアソン分布（p=0.004)を示したが、COVID試験前の期間では、すべての感染症に有意差はなかった（ポアソン p=0.46)。

これらのデータは、BCGワクチンの他の報告されたオフターゲットイベントと同様に、プラットフォーム感染症予防のために最大限の効果を得るには、同様に最初のワクチンから約2年かかるかもしれないことを示唆している。

私たちの目的は、確定COVID-19患者において、プラセボと比較してBCG治療によるCOVID-19症状の重症度を評価することだったが、確定COVID-19の基準に合致する被験者がBCG群に1人しかいなかったため、これは不可能だった。そこで、BCGが全体的な感染症の重症度に及ぼす影響を理解するために、COVID陽性と確認されたかどうかにかかわらず、症状のあるBCG投与者とプラセボ投与者の症状を分析した。

FDAガイドライン51に基づき、2カ月ごとに行われた症状調査のデータを用いて、総感染症指数および平均感染症指数を算出した（図S3A）。*

個々の患者の指数は別々に計算され、次にBCGおよびプラセボコホートの全被験者の平均が算出された（図4C）。症状のある患者のみを比較すると、BCGコホートにおける総Covid指数（48±11、n=31)は、プラセボ（152±70、n=20、p=0.04)に対して著しく低下していた。

また、平均感染症指数も有意に低下した (BCG 13±2、n=31、対プラセボ 23±7、n=20;p=0.04)。これは、BCG接種が、プラセボと比較して、すべての感染症症状の重症度と期間を減少させたことを示している。BCG群の有症状者は、プラセボ群と比較して欠勤日数も有意に少なかった（図4D;BCG 0.77 ± 0.28; プラセボ 2.26 ± 0.84，p=0.02 ）。

個々の平均症状スコア（12点中12点）はすべて、プラセボ群対BCG群でより重かった（図4E左パネル）。12のうち11の症状についても、プラセボ群の方がBCG群より高い割合であった（図4E右図）。

BCG接種者の感染症症状は世帯員と同等か軽いのに対し、プラセボ接種者の多くは世帯員と比較して重い。

われわれは、試験参加者の感染症重症度を、同じ世帯に住む非糖尿病成人と比較して探索的に検討した。20世帯 (BCG13世帯、プラセボ7世帯）の治験参加者と同居成人パートナーの感染症症状情報を収集し、各世帯のTotal Infectious Indexの差を求めた（図5A、S3A）。

このデータから、BCG接種者は世帯員と同等かより軽い症状であったのに対し、プラセボ接種者の多くは世帯員と比較してより重い病状であったことがわかった。参加者と世帯員の間の症状スコアを、BCG投与群とプラセボ投与群の間で、2標本Wilcoxson検定を用いて比較した（p=0.049,2-tailed)。

図5Bの積み重ねた横棒は、各群の感染症症状スコアの分布を示している。BCGレシピエントは、全体として、プラセボレシピエントと比較して、また、非糖尿病世帯員コントロールと比較しても、症状が軽微であった。危険数データは、図S4に示されている。

このデータは、1型糖尿病患者がより重度のCOVID-19を有するだけでなく、より重度でより多くの感染性イベント疾病事象を有するという以前に発表されたデータを支持する49。最後に、図5Bの症状の分布は、BCG処置された試験参加者について、個々の症状がプラセボと比較してワクチン接種により最小化されたことを再び示している。

考察

この無作為化二重盲検プラセボ対照試験は、BCGの複数回接種が安全であり、プラセボに対して 92%から 100%（症例の定義による）の有効性で COVID-19を予防することを示している。この試験は、米国において、これまでワクチン接種を受けていなかったリスクのある1型糖尿病患者を対象に実施された。

BCG接種を受けた成人は、すべての感染症の発生率および重症度も低下した。この無作為化二重盲検試験は、正式な試験の厳密な方法であり、ある環境ではBCGワクチンが感染症予防のための幅広いプラットフォームを提供するかもしれないという、疫学、観察、臨床試験両方の大量の証拠を実証するものである。このデータは、米国で実施された研究からのもので、複数回投与のBCGワクチン療法として、パンデミックの2年前に投与され、十分な効果を得るための時間を確保するために行われた。

この臨床試験にはいくつかの強みがある。まず、この試験は、われわれの知る限り、米国の集団におけるCOVID-19防御と感染防御のためのBCGの複数回投与に関する初の査読付き無作為二重盲検試験である。COVID-19 疾患を直ちにモニタリングする単回投与BCGの先行試験では、COVID-19感染からの防御も疾患の重症度からの防御も示されなかった7。この試験は、他のオフターゲット効果（下記参照）の証拠に基づく効果を見つけるには期間が短すぎて、臨床効果を示すのに何年もかかったと思われる。

第2に、この試験では、非常に強力なBCG株であるTokyo-172を使用している。他のオフターゲット効果のためのBCG株の違いは重要であり、このBCG株は試験管内試験で最も高い効力を示し、高い免疫原性を有している52-57。実際、BCGワクチンの接種が義務付けられている国であり、世界で最も高齢な人口の1人である日本が、COVID-19に対して著しい抵抗性を有していることは、現在では理解されている58。

第3に、糖尿病患者は感染症のリスクが高いため、このワクチンは感染症にかかりやすい集団に有効であることが示唆された。

第4に、この研究では、現在または過去の感染を確認するために、ウイルスの非常に特定な領域に対するPCRおよび/またはSARS-CoV-2誘導免疫グロブリン産生の両方に基づいてCOVID-19の症例を定義する厳密な分子方法を使用している。

第5に、患者の減少がなかったこと。

第6は、被験者が米国出身であることである。これは、登録前にすべての被験者が、診断と病歴によって結核に感染しておらず、BCGワクチンの接種歴がないことが確認されたため、重要なことである。

米国では新生児BCG接種を国策として行ったことはない。特に注目すべきは、このワクチンの2つの特性である。BCGの100年にわたる強力な安全記録と、新生児用ワクチンとして国際的に使用されていることが、ワクチン接種のためらいを克服するのに役立つはずだ。

第7に、この試験は、全員が過去のCOVID-19感染の血清検査で陰性であり、また、BCGの予防効果に影響を与える可能性のあるモデルナとPfizerのワクチンをまだ受けていない被験者を対象に実施されたことである。最後に、BCGワクチンは手頃な価格であり、これは、ほとんどすぐに利用できる開発途上国において特に重要である。

結論として、BCGワクチンはCOVID-19を効果的に予防し、幅広い感染症予防効果を発揮することが、今回実施された二重盲検無作為化臨床試験で証明された。また、BCGワクチンは安全で、有効で、安価であり、他の感染症に対する広範な予防効果に基づき、COVID-19パンデミックの変化するウイルス変異株に対して潜在的に予防効果がある。

本試験の限界

われわれの試験の最も重要な限界は、オフターゲット効果が全身に現れるには時間がかかるが、いったん現れたら、長期にわたって広範な感染症防御を提供する可能性があることである。BCGは抗原特異的COVID-19ワクチンほど即効性がなく、また、少なくともBCG未経験の成人では、効果を発揮するために時間をかけて複数回の治療を必要とすると思われる。

抗原特異的なワクチンは、一般に効果が現れるまでに数週間かかるが、保護は特定の株によって制限され、さらに耐久性が短いため下流になる。BCGワクチンの場合、感染からのオフターゲットプラットフォームによる保護は、発現が遅い（数ヶ月から数）ものの、おそらく生涯続く耐久性を提供する。

BCGの他のオフターゲット効果は、自己免疫疾患のリセットにあり、効果を示すのに2年かかる18-21。それにもかかわらず、その効果はその後数十年間も続く可能性があり、無作為化臨床試験では少なくとも8年間は続く。疫学的研究の多くは、新生児または成人のワクチン接種後の標的外防御を示し、新生児BCGワクチンによる60年以上の防御を示す研究もある19,59。

この「長い免疫」は、開始するのに時間がかかると同時に、おそらく長く続くであろう。治療効果の発現が遅いことと、おそらく生涯持続することは、BCG菌がワクチン注射部位から骨髄に徐々に移動し、常在幹細胞に感染するためであり、その過程はBCGの静脈内投与により早まる19,60,61。

私たちの研究室から得られた縦断的なメカニズムデータは、BCGが2〜3年の間に遺伝子のメチル化を通じて主要な代謝および免疫シグナル伝達経路を変化させることを示している61〜63。また、より急性な変化は、遺伝子のプロモーターやエンハンサーにあるヒストンの化学修飾（メチル化、アセチル化など）によりもたらされることを示す研究者もいる。

65,66. 宿主の選択した遺伝子のBCGによるメチル化と脱メチル化によって、またT細胞や単球などほとんどすべてのリンパ系細胞で、主要な免疫遺伝子がゆっくりとリセットされていることから、この「長い免疫」が多系統であることがわかる。

これは、この非常に相乗効果の高い生物によって、幹細胞主導でヒトの免疫系が再形成された可能性があるためと思われる。この無作為化二重盲検臨床試験は、宿主微生物との相互作用がもたらす広範な感染性の利益をヒトで証明するものである。

このBCG試験や、1型糖尿病患者、医療従事者、高齢者などの特殊な患者集団でCOVID- 19ワクチンを試験する他の試験で考えられるその他の限界は、多様な人口と異なる新生児予防接種歴を持つ国々で、ワクチンの効果を一般市民に適用できるとは限らないということだ。

図4

概要

Faustmanらは、無作為化二重盲検プラセボ対照フェーズ2/3試験において、100年以上前のBacille-Calmette-Guerin（BCG）ワクチンのCOVID-19に対する複数回投与の安全性と有効性について調査している。また、他の感染症に対するワクチンの効果も調べており、もしそれがあれば、新しいSARS-CoV- 2の変異株に対する予防効果を示唆するものである。