Genomic epidemiology as a tool for understanding drivers of hepatitis A community outbreaks in Massachusetts and New Hampshire

A型肝炎は、感染した人物の微量な糞便が、不注意によって他人の口に入ることで広がるウイルスです。これは通常、汚染された食べ物や水を通じて起こりますが、過密な環境で生活している人々や、清潔な衛生設備へのアクセスが不足している人々の間でも容易に広がります。安全で効果的なワクチンは何十年も前から存在していますが、米国の多くの成人は子供の頃にワクチンを接種しておらず、かつて感染した経験もないため、脆弱な状態にあります。こうした未接種の成人が多く集まる劣悪な環境に直面すると、ウイルスはコミュニティ全体に及ぶアウトブレイク（集団感染）を引き起こし、それを止めることは困難になります。

近年、マサチューセッツ州とニューハンプシャー州の保健当局は、ホームレス状態にある人々や薬物を使用している人々の間でA型肝炎の症例が急増するのを目の当たりにしました。ウイルスがどのように動いているのかを理解するために、研究者たちは「ゲノミック・エピデミオロジー（ゲノム疫学）」と呼ばれる強力なツールを活用しました。この手法は、患者から検出されたウイルスの全遺伝コードを読み解くことを含みます。これらの遺伝コードを比較することで、科学者たちは異なる症例がどの程度密接に関連しているかを確認でき、ウイルスの家系図を辿るようにして、誰が誰に感染させた可能性が高いのか、そしてアウトブレイクがどのように景観を横断して移動したのかを突き止めることができるのです。

マサチューセッツ州とニューハンプシャー州の公衆衛生局および研究機関の科学者チームは、2018年から2024年までの間に発生したA型肝炎のアウトブレイクをマッピングすることを目的として調査を行いました。彼らは数百人の感染者から血液サンプルを収集し、241人分の完全な遺伝配列を作成しました。彼らの目標は、2023年に発生した火種が、2018年にこの地域を襲った大規模な波の継続なのか、それとも別のウイルスによる新たな始まりなのかを判断することでした。また、ウイルスが主に特定のグループ内で広がっているのか、それとも異なるコミュニティ間を飛び越えて広がっているのかも明らかにしようとしました。

研究者たちは、これら2つのアウトブレイクが全く異なる系統のウイルスによって引き起こされたことを発見しました。2018年と2019年の波は、この地域を急速に駆け巡った特定の遺伝的バージョンのウイルスによって駆動されていました。2023年に再び症例が増え始めた頃には、その元の系統は大部分が消失していました。新たな急増は別の遺伝的バージョンによって引き起こされており、これは2023年のアウトブレイクが、以前のものの残滓ではなく、別個の事象であったことを示しています。この区別は極めて重要です。なぜなら、一つのアウトブレイクを阻止したからといって、次のアウトブレイクを防げるとは限らないため、それぞれに対して独自の調査と対応が必要になるからです。

2018年のアウトブレイクにおいて、遺伝データはウイルスがどのようにコミュニティ内を移動したかを明らかにしました。研究者たちは、ホームレス状態にある人々や薬物を使用している人々が、感染拡大の中心となっていることを確認しました。ウイルスは、これらのリスク要因を共有する個人の間で最も頻繁に移動し、感染の緊密なクラスターを作り出していました。しかし、データはウイルスがこれらのグループ内に閉じ込められてはいないことも示しました。ウイルスは、これらのリスク要因を持つ人々から、それらを報告していない人々へと飛び移り、さらにマサチューセッツ州とニューハンプシャー州の間を移動して州境を越えました。実際、遺伝的証拠は、ニューハンプシャー州のアウトブレイクが隣接するマサチューセッツ州の症例によって種をまかれた（シードされた）可能性が高いことを示唆していました。

この研究は、ワクチン接種に関する懸念すべき傾向も浮き彫りにしました。ターゲットを絞った成人へのワクチン接種の取り組みにより、2018年の初期の急増後の症例数は減少しましたが、新型コロナウイルス（COVID-19）のパンデミック開始後、成人の全体的なワクチン接種率は大幅に低下しました。これらの接種率は、調査期間中、以前の水準まで回復することはありませんでした。この低下により、成人の人口の大部分が無防備な状態となり、条件が整った際にウイルスが再来するための肥沃な土壌を作り出しました。研究者たちは、薬物を使用している人々やホームレスの人々は静的なグループではなく、新しい個人が絶えずこれらの状況に入り込んでくるため、免疫の欠如が将来のアウトブレイクのリスクを高く保ち続けていると指摘しました。

この複雑なデータを整理するために、チームは他の科学者がA型肝炎のゲノムを迅速かつ正確に分析できる、新しいオープンソースのツールを開発しました。彼らは、ウイルスのコードの小さな断片のみを読み取る従来の標準的な手法と、彼らの全ゲノムを読み取る手法を比較しました。その結果、全ゲノムを読み取る方が、より鮮明な伝播の姿を提供できることが分かり、従来の手法では同一に見えた症例が、実は異なっていることを識別することができました。この高解像度の手法により、近隣に住み、リスク要因を共有している人々が実際に互いに感染させていることが確認されました。

また、研究者たちは、ウイルスがしばしば他の感染症と共に移動していることも発見しました。複数のウイルスを同時に検出できるシーケンシング手法を用いることで、多くのA型肝炎患者が、同様の経路で広がるウイルスであるC型肝炎にも感染していることが分かりました。この共感染は、既存の肝疾患を持つ人々が新しい感染症と戦う力が弱いため、重症化や死亡率の上昇に寄与したと考えられます。

最終的に、この研究は、遺伝データと伝統的な健康調査を組み合わせることが、病気の広がり方についていかに鋭い視点を与えるかを実証しました。研究者たちは、ホームレス状態や薬物使用といったリスク要因が伝播の強力な推進力である一方で、ウイルスは社会的な境界線を尊重しないことを示しました。ウイルスは、リスク要因を持つ人と持たない人の間を移動し、地理的な境界をも容易に越えていきます。この知見は、将来のアウトブレイクを阻止するためには、成人のための強力なワクチンプログラム、特に脆弱な層を支援するヘルスセンターのようなコミュニティ設定でのプログラムを維持する必要があることを示唆しています。また、感染の連鎖を断ち切るために、清潔なトイレや手洗い場などの衛生インフラを改善する必要があります。これらの新しい遺伝的ツールを使用することで、公衆衛生チームはウイルスの目に見えない経路を見通すことができ、介入をより精密にターゲットにすることが可能となり、潜在的に命を救い、将来の感染の波を防ぐことができるのです。