Early and accurate prediction of COVID-19 hospitalization risk - methodological framework for pandemic preparedness

SARS-CoV-2のようなウイルスが人口の中に広がるとき、医師や公衆衛生当局にとって最も緊急な問いは、単に誰が感染しているかではなく、誰が危険な状態に陥るかということです。パンデミックの初期、どの患者が集中治療を必要とし、どの患者が自宅で回復するかを判断する信頼できる方法がなかったため、病院は圧倒されていました。現在のガイドラインは、誰が早期治療を受けるべきかを決定するために、年齢や体重といった広範な要因に依存することが多いですが、これらの手がかりは不完全です。より優れたアプローチは、感染直後に現れる体内での特定の信号を探すことであり、それは早期警戒システムとして機能します。バイオマーカーとして知られるこれらの信号は、免疫系がウイルスに対してどのように反応しているかを反映する、血液中の測定可能な物質です。もし医師がこれらの信号を迅速に特定できれば、患者をより効果的にトリアージでき、最もリスクの高い人が直ちに救命ケアを受けられる一方で、他の人々は自宅で安全に経過観察を行えるようになります。

ドイツとフランスの研究チームは、SARS-CoV-2に対して未ワクチン接種であり、かつ既感染歴のない201人のグループを研究することで、これら初期の信号を見つけ出そうと試みました。科学者たちは、SARS-CoV-2の陽性判定を受けた当日、あるいは診断後1週間以内に、これらの個人をリクルートしました。数週間にわたり、チームは標準的な血液検査の結果やサイトカインと呼ばれる特定の免疫タンパク質を含む、幅広い化学的マーカーを測定するために、各人から血液サンプルを採取しました。彼らは患者の病状の変化に伴ってこれらのレベルを追跡し、最終的に入院を必要とした人と自宅で過ごした人の血液プロファイルを比較しました。その目的は、これらの血液マーカーの特定の組み合わせが、病状が悪化する前に疾患の経過を予測できるかどうかを確認することでした。

研究の結果、個人の年齢やBMI（体格指数）のみを見ることは、入院を必要とする人とそうでない人を分けるための強力な予測因子にはならないことが判明しました。高齢や高体重は確かに入院グループにおいてより一般的ではありましたが、血液化学はより明確な全体像を提供しました。研究者たちは、2つの特定のマーカーが際立っていることを発見しました。一つは細胞ストレスを示す乳酸脱水素素、もう一つは炎症反応の一部であるインターロイキン-6というシグナル伝達タンパク質です。診断直後の血液中でこれらのマーカーのいずれかが高レベルで検出された場合、それは患者が入院のリスクがある強力な兆候でした。実際、これら2つのマーカーの組み合わせは非常に正確であり、最終的に入院したすべての患者を正しく特定した一方で、入院しなかったほぼすべての患者も正しく特定しました。

入院が必要な人々を予測することに加え、チームは、たとえ入院に至らなかったとしても、軽症の人と中等症の人をどのように区別するかを理解したいと考えました。このために、彼らは異なる一連の免疫信号に焦点を当てました。彼らは、インターフェロンα、インターフェロンγ、インターロイキン-6、およびインターロイキン-8という4つの異なる免疫タンパク質を含む特定のパターンが、軽症例と中等症例を確実に区別できることを見出しました。このパターンは、症状が出てから最初の6日以内に検査された患者に対して有効に機能しました。研究者たちは、これらの知見が、オミクロン変体を含む患者が保有する特定のウイルスの変異体に関わらず一貫しており、性別や糖尿病の有無を考慮しても、その予測能力が維持されることを指摘しました。

研究者たちはまた、これらのマーカーが時間の経過とともにどのように変化するかを追跡しました。入院に至った患者において、ストレスおよび炎症マーカーのレベルは数週間にわたって高いまま維持されましたが、軽症の患者では、これらのレベルはすぐに低下しました。このことは、身体の初期反応が介入のための重要な窓口であることを示唆しています。もし患者が診断直後にこれらの特定のマーカーの高値を示した場合、それは重症化への軌道を示しており、早期治療によって食い止められる可能性があります。本研究は、診療の時点でこれら数種類の血液マーカーを測定することで、医師は患者の将来の健康ニーズについて非常に正確な予測ができると結論付けています。このアプローチは、推測や人口統計学的な仮定を超え、誰が緊急の医療措置を必要としているかを判断するための、具体的かつ生物学的な根拠を提供します。