こんにちは!
Ryoです。

mRNA(メッセンジャーRNA)の技術で
新型コロナのワクチンが早くできたって
よく聞くけど

mRNAワクチンを打つと
どういう仕組みで身体を守ってくれるのか

RyoRyo

今ひとつ
ハッキリしなかったんです!

ワクチン開発のもとになった
mRNAの研究を40年以上も続けてる
カタリン・カリコ博士について調べたら

mRNAについて
かなり納得できるようになったので
共有しますね。

この記事を読むと次のことがカンタンにわかります:

  1. mRNAとは何か
  2. mRNAとDNAやタンパク質との関係
  3. mRNAワクチンが免疫を作る仕組み
  4. 新型コロナのmRNAワクチンとインフルエンザの予防接種のちがい
  5. ワクチン接種後に感染(ブレイクスルー感染)しても重症化しにくい仕組み

 ※注:ワクチンに関することを理解することが目的なので
    細胞内のくわしい内容などは省略しています。

ただし最初にお断りしたいのは
わたしは感染の専門家じゃないどころか
理系がニガテ。

あくまでもわかりやすく
「わたしでもわかったコト」をお伝えします。

なので

まちがいや説明不足のご指摘は
コメント欄からお願いしたいけど

RyoRyo

「カンタンすぎ」って思う方は
どうぞ読み飛ばしてください!

また
たとえば

「mRNAとDNAとの関係ぐらいは知ってるけど
ブレイクスルー感染後の仕組みはわからない」などの場合は

みゆみゆ

目次から
必要なところに飛んでね!



mRNAやDNAって何?

mRNAは
messenger RiboNucleic Acidの略で

和訳すると「伝令リボ核酸」だけど
ふつうは「メッセンジャーRNA」って言われます

何種類かあるRNA(リボ核酸)のうちの一つで

必要な情報をコピーして
伝えるのが役目です。

そのコピー元は
DNAの持ってる情報の一部。

DNAは
DeoxyriboNucleic Acidの略で

和訳は「デオキシリボ核酸」で
遺伝情報を持っています。

mRNAやDNAの場所は?

mRNAやDNAは細胞の中にあります。

DNAは細胞の中でも細胞核の中にあって

mRNAは細胞核の中でDNAからの情報をコピーした後
細胞核の外(ただし細胞の中)に飛び出して情報を伝えます。

これを大きさや数などは無視して
超カンタンな図にすると
(→はmRNAの動きを表します):

mRNAとは何かを簡単にわかりやすく!タンパク質やDNAとの関係は?-4

えへみゆ

DNAは大切な遺伝情報を持って
核の中にずっといるけど

mRNAは核の中で
その情報をコピーしたら
核の外にも出かけるんだね!



「mRNAやDNAとは何か」のまとめ

ここまでを整理すると:

  • DNAは遺伝情報を持っている
  • mRNAはRNAのうちの一つ
  • mRNAはDNAの遺伝情報から必要なものをコピーして伝えるのが役目
  • DNAは核の中のみ
  • mRNAは核の中でのコピー後は核の外にも出て伝える

  • mRNAとタンパク質との関係は?

    mRNAとタンパク質の関係は
    ひと言で言うと

    タンパク質の製造工場の
    情報源がmRNAです。

    細胞核にあるDNAの遺伝情報を
    mRNAがコピーしたら細胞核の外に飛び出して

    タンパク質を作りだす
    「リボソーム」にくっついて
    情報を渡すんです。

    このリボソームは
    さっきの「超カンタンな図」のなかのピンク部分。

    mRNAとは何かを簡単にわかりやすく!タンパク質やDNAとの関係は?-5

    もっとキレイな細胞の絵があったので
    これを拝借して

    mRNAの動きを矢印で入れてみました。

    mRNAとは何かを簡単にわかりやすく!タンパク質やDNAとの関係は?-3

    赤い丸で囲んだ部分がリボソームです。

    もちろん本当の細胞の中には
    たくさんのリボソームがあって
    せっせとタンパク質を作ってます。

    わたしたちの身体の細胞の大きさは
    約0.02ミリなので
    本当にミクロの世界だし

    この小さな細胞が約60兆(ゼロが13個)も集まって
    身体ができてることを考えると

    RyoRyo

    フシギな感じですよね!

    ミッション終了後のmRNAは?

    大切な遺伝情報を持ってるDNAから
    必要なところだけをコピーして持って来て

    タンパク質製造工場のリボソームに
    情報を渡すのがmRNAのミッションです。

    ただし

    mRNA自体の仕事は情報を伝えるだけなので
    お役目が終わったら分解されちゃいます。

    え?みゆ

    なんだか
    かわいそうだな~!

    この「こわれやすい」って性質のせいで
    mRNAの扱いはむずかしいけど

    でも「こわれやすい」おかげで
    ワクチンとして使った時に
    身体の中に残らないメリットも!

    mRNAワクチンの元になった研究を続ける
    カタリン・カリコ博士は

    「こわれやすい」特徴のせいで苦労しながら
    「こわれやすい」ことをメリットにした人です。

    カリコ博士については
    別記事で詳しく書いてます。


    「mRNAとDNAやタンパク質との関係」のまとめ

    DNAやタンパク質との関係を整理すると:

  • DNAはmRNAはタンパク質製造工場の情報源
  • 細胞の中(ただし細胞核の外)にあるリボソームはタンパク質を作る
  •  
    【mRNAの動き】

    1. mRNAが細胞核の中でDNAの遺伝情報から必要なものをコピーする
    2. mRNAが核の外にも出てリボソームにくっついてDNAの情報を渡す
    3. mRNAの情報をもとにリボソームがタンパク質を作る
    4. 情報を渡し終えたmRNAは分解される

    mRNAワクチンが免疫を作る仕組みは?

    ここからは
    いよいよワクチンの働きについてだけど
    一つだけ注意点があります。

    それは

    これまでのお話しはヒトの身体の中だったけど
    ここからはヒトとウイルスの両方についてのお話しになります。

    RyoRyo

    ゴチャゴチャにならないように
    気をつけてお話ししますね!



    情報源はウイルスのトゲ

    さて

    新型コロナのウイルスって
    丸い部分に突起物(トゲ)がついた形。

    このトゲは
    ウイルスが私たちの細胞の中に入ろうとする時の道具で
    タンパク質でできてます。

    逆に言うと
    トゲの働きがないと
    ウイルスは何もできません。

    mRNAワクチンは
    この原理を利用して作られてます。

    つまり
    mRNAワクチンと言うのは

    わたしたちの身体の中にある
    わたしたち自身のmRNAとはちがう

    ニセモノのmRNAを
    身体の中に入れることによって

    ニセの情報を
    身体の中にあるリボソームに伝えます。

    すると
    わたしたちのリボソームは

    ニセ情報をもとに
    せっせとタンパク質を作るんです。

    いひひみゆ

    ガセネタを
    つかませるってことかぁ!

    mRNAワクチンを接種することによって
    わたしたちの身体で起こる最初の反応は

    タンパク質でできてる
    ウイルスのトゲと同じものを
    たくさん作り出すことなんです。


    免疫細胞の働きを戦隊ヒーローに例えると!?

    mRNAワクチンのニセ情報で作られた
    たくさんのトゲ。

    本当はトゲだけなので
    身体に悪さをすることはないけど

    わたしたちの身体にとっては
    外から入ってきた怪しいヤツです。

    がおみゆ

    これは
    戦わないとね!

    なので

    細胞の外では免疫細胞が
    作られたトゲたちを待ち構えてます。

    免疫細胞は4種類あって
    それぞれ働きがちがう
    けど

    ネーミングが独特で
    ちょっとフクザツなので

    RyoRyo

    戦隊ヒーローたちに
    例えてみますね!

    mRNAとは何かを簡単にわかりやすく!タンパク質やDNAとの関係は?-6

    戦隊ヒーローの役割って
    どのシリーズも似たりよったり。

    赤は情熱的でほかの誰より強く
    青は冷静でまじめに仕事を片づけ
    緑は落ち着いててチームのまとめ役
    黄色はポジティブキャラでみんなを明るく
    ピンクは女性らしくチームのサポート役ってところ。

    これを免疫細胞に当てはめると

    【キラーT細胞】トゲの入った細胞を強く攻撃
    【B細胞】トゲにくっつくための抗体を作る
    【ヘルパーT細胞】指令を出してB細胞とキラーT細胞を活性化
    ピンク【樹状細胞】トゲを取り込んでトゲの情報を他の細胞に渡す


    青いヒーロー(B細胞):抗体バリケード

    ワクチンのニセ情報で
    ウイルスのトゲが作られると

    青いヒーロー(B細胞)が
    トゲにくっつくための抗体を作ります。

    なぜ抗体を作ることが
    わたしたちの身体を守るのかと言うと

    抗体はトゲにくっついて
    細胞の中まで入れないようにしてくれるからです。

    言わば
    ディフェンスのかなめ。

    青いヒーロー(B細胞)の抗体は
    ウイルスへの強力な第一バリケードになります。

    もしも本物のウイルスがやって来ても
    ちょっとやそっとじゃ破れません。

    ピンクのヒーロー(樹状細胞):情報伝達

    ピンクのヒーロー(樹状細胞)は
    トゲを取り込んで

    トゲの情報を
    他のヒーロー(免疫細胞)たちに伝えます。

    力仕事じゃなくて地味だけど
    大切な役目。

    免疫細胞チームのサポート担当です。

    赤いヒーロー(キラーT細胞):攻撃の主役

    赤いヒーロー(キラーT細胞)こそが
    ヒーロー中のヒーロー。

    4種類ある免疫細胞の中でもスター的な存在で

    言ってみれば第一アタッカー
    サッカー選手なら背番号10番です。

    トゲが入り込んだ細胞を見つけては
    片っぱしから強い攻撃を仕掛けてやっつけてくれます。

    実際にウイルスがやって来て

    万が一にも
    青いヒーロー(B細胞)が作った抗体をすり抜けても

    赤いヒーロー(キラーT細胞)が撃退してくれる仕組み。

    ワクチンを打つことで
    あらかじめパワーアップしておけます。


    緑のヒーロー(ヘルパーT細胞):活性化指令塔

    緑のヒーロー(ヘルパーT細胞)は
    大事な指令塔の役割を果たします。

    青いヒーロー(B細胞)や
    赤いヒーロー(キラーT細胞)たちを活性化させるんです。

    直接攻撃したり守ったりはしないけど
    みんなの力を高めてあげるまとめ役です。

    ワクチンのmRNAにウイルスは入っていない

    ところで
    よく誤解されてるようなのですが

    mRNAワクチンにはウイルスのトゲの情報は入ってるけど

    ウイルスから取り出したものは入ってないし
    ヒトのmRNAでもありません。

    ワクチンのmRNAに入ってるのは

    化学合成されたモノ
    つまり
    人工的につくられたモノ
    なんです。

    この20~30年間の科学の進歩は本当にすごくて

    新型コロナウイルスのゲノム(遺伝情報の全体)が
    発表されて数日で
    mRNAワクチンのモトは出来上がったんだとか。

    こんな手品みたいなことができるのも
    mRNAを自由に作れる技術があって

    ウイルスのトゲだけを作りたければ
    ウイルスの丸い部分は入れずに

    トゲの情報だけを合成すればいいだけってことです。

    えへみゆ

    ねらったものを確実に作るなんて
    いい仕事してるな~!



    ワクチン接種後に本物のウイルスがやって来たら?

    mRNAワクチン接種後7~14日後には
    わたしたちの身体の中で
    免疫システムが出来上がってます。

    そうなったら本物のウイルスがやって来ても
    基本的にはコワいもの知らず。

    なぜなら

    青いヒーロー(B細胞)が作った抗体のせいで
    ウイルスは細胞の中に入れないし

    たとえ奇跡的にすり抜けて入ったウイルスがいても
    赤いヒーロー(キラーT細胞)が強力に攻撃して
    やっつけてくれるからです。

    もちろん
    感染力が強い(抗体をすり抜けやすい)
    変異株ができたりしてるので

    ワクチン接種が終わったからと言って
    絶対に感染しないわけじゃないけど

    mRNAワクチンの効果が高いって言われるのは
    この二重の免疫システムのおかげです。

    「mRNAワクチンが免疫を作る仕組み」のまとめ

    ちょっと長くなったので
    mRNAワクチンが免疫を作る仕組みを振り返ります:

    【新型コロナウイルスの特徴】

  • 新型コロナウイルスには丸い部分と突起物(トゲ)からできている
  • トゲはウイルスが私たちの細胞の中に入ろうとする時の道具である
  • トゲはタンパク質でできている
  • トゲの働きがないとウイルスは何もできない
  •  
    【mRNAワクチンの原理】

  • mRNAワクチンはわたしたち自身のmRNAではないニセのmRNAでできている
  • ニセmRNAによるニセ情報はわたしたちの細胞の中にあるリボソームに伝わる
  • するとわたしたちのリボソームはニセ情報をもとにタンパク質を作る
  • ワクチンに入っているニセのmRNAにはウイルスのトゲの情報が入っている
  • その結果作られるのはウイルスのトゲである
  •  
    【mRNAワクチン接種後の免疫細胞と戦隊ヒーローの例え】

  • 細胞の外では免疫細胞がmRNAワクチンのニセ情報でできたトゲを待ち構えている
  • 免疫細胞には働きのちがう4種類がある
  • この4種類の免疫細胞は戦隊ヒーローたちに例えることができる
    1. 青いヒーロー【B細胞】抗体を作る(ディフェンダー役)
    2. ピンクのヒーロー【樹状細胞】トゲの情報を他の免疫細胞に伝える
    3. 赤いヒーロー【キラーT細胞】トゲのついた細胞を撃退(アタッカー役)
    4. 緑のヒーロー【ヘルパーT細胞】他の免疫細胞を活性化(指令塔役)

     
    【ワクチンのmRNAにウイルスは入っていない】

  • mRNAワクチンにはウイルスから取り出したものは入っていない
  • ヒトのmRNAも入っていない
  • ワクチンに入っているmRNAは人工的につくられた化合物である
  • 化合物であるがゆえにウイルスのトゲだけを作らせることができる
  •  

    【ワクチン接種後に本物のウイルスがやって来た場合】

  • mRNAワクチン接種後7~14日後には免疫システムが出来上がっている
  • この免疫システムは二重になっている
  • mRNAワクチンの効果が高いのは二重の免疫システムのおかげである
    1. 青いヒーロー(B細胞)が作った抗体によりウイルスは細胞の中に入れない
    2. 奇跡的に入ったウイルスは赤いヒーロー(キラーT細胞)に撃退される

    あれ?みゆ

    黄色いヒーローがいないのは
    免疫細胞にムードメーカーは必要ないからかな?



    新型コロナワクチンとインフルエンザ予防接種のちがい

    新型コロナのmRNAワクチンが
    強力な免疫システムで守ってくれるのはわかったけど

    ワクチンと言えば
    インフルエンザの予防接種を
    毎年受けてる人が多いハズ。

    インフルエンザワクチンって
    有効率30~60%って言われてるのに

    新型コロナのmRNAワクチンは
    ファイザー・モデルナの両方が
    変異株が出る前だと有効率90%越え。

    インフルエンザウイルスは約100年で
    基本的にウイルスの力は弱まってるのに

    まだパンデミックがおさまってなくて
    ウイルスの力が強いハズの新型コロナの方が

    RyoRyo

    ワクチンの有効率が
    圧倒的に高いのは矛盾してますよね?

    調べてみてわかったのは
    やっぱりmRNAのおかげということでした。

    mRNAワクチンとインフルエンザ予防接種の比較

    わかったことを表にまとめると:

    ウイルス名 新型コロナ(Covid19) インフルエンザ
    ワクチンの種類 mRNA 不活化
    注入するもの 化合物(遺伝情報) 弱毒/無毒化したウイルス
    T細胞の活性 △または✖
    副反応の強さ 強め 弱め
    ワクチン有効率 90%以上 30~60%

    インフルエンザワクチンは不利な試合?

    表の項目にある「T細胞の活性」とは
    戦隊ヒーローの例えだと赤と緑
    つまりアタッカーとそのヘルパーに当たります。

    表にもある通り
    インフルエンザ予防接種は不活化ワクチン。

    つまり
    ウイルスの毒(病気の原因)を無毒化したり
    弱めたりしたモノを入れてるんです。

    このシステムだと
    抗体を作るB細胞(青いヒーロー)は働くけど
    T細胞(赤と緑のヒーロー)まではムリ。

    ということは

    アタッカーなし
    ディフェンダーのみで戦ってることになります。

    え?みゆ

    不利な試合だな~
    だから勝率30~60%なんだね!

    mRNAワクチンの副反応の原因

    ところで
    新型コロナワクチンと言えば

    副反応が強めに出ることが多くて
    接種につながらない理由になってます。

    この強い副反応の原因は
    T細胞(赤と緑のヒーロー)たち。

    インフルエンザワクチンだと
    抗体を作るぐらいしかできなくて
    免疫システムが強いとは言えません。

    それに比べて
    新型コロナのmRNAワクチンは
    攻守の両方がバッチリの最強システムです。

    つまり
    攻撃陣であるT細胞(赤と緑のヒーロー)が活性化されるので
    どうしても副反応が強く出ることに。

    そもそもワクチンの副反応と言うものは
    感染の「まねごと」をするために出る
    ので

    副反応が強く出るのは
    免疫システムが強くなってるから。

    mRNAワクチンの有効率が90%以上と
    とっても高いからこそ副反応も強めなんです。

    「新型コロナワクチンとインフルエンザ予防接種のちがい」のまとめ

    新型コロナmRNAワクチンとインフルエンザ予防接種のちがいについて
    整理しとくと:

    大前提として:新型コロナとインフルエンザでは
    ワクチンの種類(mRNAワクチン/不活化ワクチン)がちがう

     

    新型コロナワクチン(mRNAワクチン)では:

  • ウイルスのトゲを作成するための遺伝情報(化合物)を入れている
  • 抗体を作るB細胞(青いヒーロー)が活性化する
  • T細胞(赤と緑のヒーロー)も強く活性化する
  • つまり攻守ともそろった有利な戦い方になる
  •  

    インフルエンザの予防接種(不活化ワクチン)では:

  • 無毒化または弱毒化したウイルスの毒を入れている
  • 抗体を作るB細胞(青いヒーロー)は活性化する
  • しかしながらT細胞(赤と緑のヒーロー)まではむずかしい
  • つまり守備中心の不利な戦い方になる
  •  

    【mRNAワクチンの副反応について】

  • 攻撃陣であるT細胞(赤と緑のヒーロー)が活性化されるので副反応が強く出やすい
  • そもそもワクチンの副反応は感染の「まねごと」をするために出る
  • 副反応が強く出るのは免疫システムが強くなっいるためである
  • ワクチン接種後に感染しても重症化しにくい仕組み

    最後に

    mRNAワクチン接種が終わってからも感染してしまう
    いわゆるブレイクスルー感染の仕組みについてもお話しします。

    結論から言うと
    T細胞(赤と緑のヒーロー)たちの働きのおかげ。

    いひひみゆ

    やっぱりこの2人
    最強タッグだな~!

    mRNAワクチンがこれまでのワクチンと大きくちがうのは

    何度もくり返してる通り
    守備だけじゃなく強力な攻撃もできるから。

    ブレイクスルー感染は
    B細胞(青いヒーロー)が作った抗体をすり抜ける

    つまり
    かたい守りだったはずだけど
    それをかわして

    ウイルスが細胞の中にまで
    入っちゃった状態です。

    mRNAワクチンができる前の
    インフルエンザなどの予防接種だと

    RyoRyo

    守備中心の戦い方になってるって
    もうお話ししましたね!

    なので
    たとえば

    インフルエンザの予防接種を受けた後に
    ブレイクスルー感染を起こした場合は
    あまり重症化を防げませんでした。

    もちろん

    効果がゼロじゃないけど
    mRNAワクチンと比較すれば、です。

    mRNAワクチンなら

    抗体をすり抜けたウイルスが
    細胞の中に入ったとしても

    T細胞(赤と緑のヒーロー)が
    ウイルスの入った細胞ごと
    やっつけてくれるんです。

    RyoRyo

    何だか
    頼もしい味方ができた気分です!



    全体のまとめ

    ではmRNAについて要点をまとめますね。

    mRNA(メッセンジャーRNA)は
    messenger RiboNucleic Acidの略で

    細胞核内にあるDNA(DeoxyriboNucleic Acid)の持つ
    遺伝情報をコピーした後に細胞核外に出る。

    核外に出るとリボソームにくっつき
    持っている情報を伝えてタンパク質を作らせるが

    役目を終了すると数日から1週間程度で分解される。

    新型コロナのmRNAワクチンは

    ウイルスの突起物(トゲ)の遺伝情報を化学合成し
    体内に注入することで

    ウイルスのトゲ(タンパク質)のみを作らせて
    免疫システムを活性化させる画期的なものである。

    これまでの不活化ワクチンなどでは
    B細胞による抗体の作成までにとどまることが多く
    いわば守備中心の戦い方であったと言えるが

    mRNAワクチンの発明によって抗体だけではなく
    T細胞の強い活性化による攻撃力を手に入れたと言ってよい。

    この強い攻撃力によって
    ブレイクスルー感染を起こした際も重症化が防げるが

    副反応が従来のワクチンに比べて強く出ることも
    知られている。

    RyoRyo

    特に
    ワクチン接種を不安に思ってる人に
    少しでも安心してもらえると
    うれしいです!