新型コロナウイルスの背後にある特殊な冷蔵庫

先週の大きな話題の一つは、米独企業ファイザーとビオンテックの共同研究で開発された新型コロナウイルスワクチンがウイルスに対する免疫を与えるのに強力な効果があることを示唆する臨床試験結果の発表だった。 多くの国にとって世界的パンデミックの二度目の急増のさなか、このニュースは高揚感を持って受け取られるとともに、多くの政治的駆け引きの主題となっている。

現在、非常に良好な検査結果が得られたワクチン候補が 2 つありますが、私たちにとって最も興味深いことの 1 つは、ファイザー/BioNTech ワクチンの投与量を投与するまで非常に低温に保つ必要があることです。 当面の冷凍問題を詳しく掘り下げてみましょう。

この特定のワクチンは、使用するまで摂氏 -80 度で冷蔵する必要があります。 これは、集団ワクチン接種プログラムにとって重大な問題を引き起こします。なぜなら、-80 度冷凍庫は製造上はすでに完了しているものの、地域医療では一般的に見られないからです。 研究室や大病院にはワクチンがあるかもしれないが、先進国でもワクチンの投与を担当する一般開業医にはこれまでワクチンの必要性がほとんどなかったと聞いている。 これが資源が豊富な場所で問題を引き起こすとすれば、世界の裕福ではない地域では問題が大幅に拡大することになる。なぜなら、世界的なパンデミックと効果的に戦うためには、感染源が残らないように地球全体がワクチン接種を受けることが不可欠だからである。

私は生物学者ではありませんが、学校の生物学の授業では必ず子供たちにワクチン接種の基本を教えています。 18 世紀後半、エドワード ジェンナー博士は、天然痘に対する免疫を与えるために少年に牛痘ウイルスを接種することに成功し、そこから免疫学の科学が発展しました。 私たち全員が同様のワクチンを接種したことがある可能性が高く、高校の生物学では対象者との関係が弱まった、または効力が弱かったと単純化されており、過去の殺人犯が現在では民間の記憶の中に消えつつあるという事実は、彼らの成功の証拠です。

これらは、オックスフォードシャーの私の医師とそのチームが数千人単位で投与する注射剤で、比較的従来型の冷蔵庫だけを使って、何世代にもわたる英国の子供たちを守ることができる。 では、ファイザー/BioNTech ワクチンの何がそんなに特別なのでしょうか? 答えはその操作方法にあり、私たちを病原体にさらすのではなく、いわゆるRNAワクチンです。 これにはウイルスの遺伝物質の断片が含まれており、投与されると私たちの細胞に入り、コロナウイルスに対する免疫反応を引き起こします。 問題はRNAの脆弱性にあると言われており、RNAの劣化を防ぐためには極低温の冷蔵庫が必要である。

エンジニアとしての次の疑問は、何が -80 なのかということです。° C冷凍庫ってそんなに特殊なの？ 冷蔵庫の動作に関しては、私たちはより強固な立場にあります。冷蔵庫はラジエーター、膨張弁、凝縮器を備えたヒートポンプであり、そこを通って推進剤がコンプレッサーによって送り出されます。 凝縮した推進剤によって冷蔵庫内部が冷却され、その結果得られる捕捉エネルギーがラジエーターによって熱として室内に放射されます。 このようなヒートポンプによって生み出される温度差のレベルには限界があるため、-80 度の冷凍庫には 2 つのヒートポンプが直列に接続されています。 家庭用冷蔵庫よりも効率が悪く、製造コストも高くなりますが、その製造は十分に確立されています。 単純に、必要な場所にそれらが十分にないだけだと言われていますが、その影響について少し考えてみるのは興味深いことです。

すべての医師に適切なマイナス80度の冷凍庫を装備するのは当然のことだ、と考える人もいるかもしれない。結局のところ、それらの冷凍庫は国内的には安くはないが（Googleで検索すると1万ドル以上の値段が表示される）、パンデミックに何十億ドルもの費用を投じる政府にとっては簡単に管理できるでしょう。 しかし問題はサプライチェーンにあり、パンデミックが起こっていない時の世界市場では予期せぬ巨大な需要に応える製造能力が十分ではない。 国内の冷蔵庫工場が合理的な期間内に大量に生産できるように設備を整えることは可能性が低いため、私の主治医の手術室に真新しい -80 度冷凍庫が導入される可能性は低いように思われます。 このようなデバイスは、既存の所有者、大学や研究所からの努力のために徴発される可能性があると期待する人もいるかもしれませんが、そこには別の問題が潜んでいます。 これらのワクチンは患者に注射するため、いかなる犠牲を払ってでも汚染から保護する必要があります。 大学の化学研究室から出てきたばかりの冷蔵庫を、博士課程の学生が毒性の高い有機金属化合物を保管するために使用しているというアイデアは、患者への深刻なリスクを回避するのであれば、まったく実現不可能です。