基礎医学

1. ウイルス研究は「基礎科学」から「応用医療」へ

かつてウイルス学は感染症の原因究明を中心としていましたが、現在では遺伝子工学・がん治療・再生医療・免疫学など、医療応用に直結する学問へと発展しています。
その原動力となっている技術が以下です：

2. ウイルスベクターによる遺伝子治療

ウイルスの「細胞侵入能力」を利用して、治療遺伝子を患者細胞へ届ける技術です。

● よく使われるウイルスベクターと特徴

3. mRNAワクチンとウイルス模倣技術（VLP）

COVID-19で注目されたmRNAワクチンは、ウイルスの遺伝情報だけを届け、体内で抗原タンパク質を作らせる画期的技術です。

• 生ウイルス不要 → 安全・高速製造
• モジュール構造 → 変異株に迅速対応可能
• 例：ファイザー/BioNTech、モデルナワクチン

さらに、**Virus-Like Particles（VLP）**はウイルスの外殻のみを模倣した粒子で、B型肝炎・HPVワクチンに活用されています。

4. CRISPR/Casとウイルスの融合

CRISPRはもともと「細菌がウイルスに対抗する免疫機構」から発見された技術です。現在では：

• AAVやレンチウイルスを用いてCRISPRを体内に運ぶ → 遺伝子治療が可能
• HIV、HBVなど持続感染ウイルスのゲノム切除にも応用研究が進行中

5. オンコリティックウイルス（がん溶解性ウイルス）

がん細胞だけを選択的に感染・破壊するよう人工改変したウイルスです。

6. 今後の展望 ― ウイルス学はどこへ向かう？

✔ AI×ウイルス学：変異株予測、ワクチン設計の自動化
✔ 合成生物学：人工ウイルス・自己複製mRNAの開発
✔ ユニバーサルワクチン：インフルエンザ・コロナの共通抗原を狙う
✔ 個別化がん免疫療法：患者ごとに設計されたウイルス治療薬
✔ マイクロバイオーム×ウイルス：腸内ウイルス叢（ウイルソーム）研究の進展

📌まとめ

• ウイルスは「病原体」から「医療ツール」へと変化しつつある
• 遺伝子治療・mRNAワクチン・CRISPR・がん治療の核を担う存在
• ウイルス研究は今後も医学と生命科学の最前線を牽引する

■ 新興感染症とは？

**新興ウイルス感染症（Emerging Infectious Diseases）**とは、

• 新しく発見された病原体による感染症
• 以前は存在しなかったが、新たにヒト社会に侵入した感染症
  を指します。

さらに、過去に流行したが再び増加している感染症は「再興感染症」と呼ばれます（例：麻疹、デング熱）。

■ 新興ウイルスの代表例

■ なぜ新興ウイルスが増えているのか？

現代社会で新興感染症が増える理由は、以下のような環境・社会・生物学的要因です。

• 森林伐採・都市化：野生動物との接触増加（例：コウモリとヒトの距離が近づく）
• グローバル化／航空機移動：数時間で世界規模に拡散可能
• 家畜産業の拡大：動物由来ウイルスの適応進化
• 温暖化・蚊の生息域拡大：デング熱、ジカウイルスの北上
• 免疫低下・高齢化社会：重症化リスクの上昇

■ ウイルス感染拡大のメカニズム：R₀（基本再生産数）

感染症の広がりやすさは**基本再生産数（R₀）**で表されます。

• R₀ > 1：感染拡大
• R₀ < 1：終息へ向かう

例：

■ 公衆衛生的アプローチの基本

1. 早期探知（サーベイランス）
   • WHO・国立感染症研究所による感染症監視
   • PCR・遺伝子解析によるウイルス検出
   • 臨床情報・感染者数報告システム
2. 封じ込め（Containment）
   • 隔離（isolation）・検疫（quarantine）
   • 濃厚接触者追跡（Contact Tracing）
   • 渡航制限・入国検査
3. 感染拡大防止（Mitigation）
   • マスク・手洗い・換気
   • ワクチン接種・抗ウイルス薬
   • 学校閉鎖・リモートワーク
4. 医療提供体制の維持
   • 病床確保・人工呼吸器・ECMO
   • 医療従事者の感染防護（PPE）

■ 「ワンヘルス（One Health）」の概念とは？

新興感染症の多くが**動物 → ヒトへ伝播（人獣共通感染症）**していることから、
ヒト・動物・環境の健康を一体として捉える国際的枠組みが「One Health」です。

• 獣医・医師・環境科学者が連携
• 野生動物のウイルス監視
• 畜産・ペット・野生生物の感染管理

■ 新興感染症と今後の課題

■ まとめ

• 新興感染症は環境・社会・医学の境界領域の問題。
• COVID-19はその典型例であり、公衆衛生の重要性を世界に再確認させました。
• 今後は感染症の予知・予防・迅速対応、国際連携、ワンヘルス視点が鍵となります。

■ 発がんウイルスとは

発がんウイルスは、感染することによって宿主細胞の遺伝子発現やシグナル伝達を変化させ、腫瘍化（がん化）を誘導するウイルスです。
ヒトでは全てのがんの数％に関与するとされていますが、ウイルス性発がんの分子機構の研究はがん生物学の理解を大きく進展させた領域でもあります。

■ ヒトT細胞白血病ウイルス（HTLV-1）

• 分類: レトロウイルス科
• 代表疾患: 成人T細胞白血病（ATL）
• 感染細胞: CD4⁺T細胞

分子機構:

1. プロウイルスとして染色体に組み込まれる
2. Taxタンパク質の作用:
   • NF-κBやCREB経路を活性化
   • 細胞周期進行と増殖促進
3. HBZタンパク質の作用:
   • 免疫逃避と細胞生存維持
4. 長期の潜伏期間を経て、CD4⁺T細胞が腫瘍化

■ ヒトパピローマウイルス（HPV）

• 分類: パピローマウイルス科
• 代表疾患: 子宮頸がん、咽頭がん、皮膚がん
• 高リスク型: HPV16、HPV18

分子機構:

1. E6タンパク質: p53腫瘍抑制タンパク質を分解
2. E7タンパク質: Rbタンパク質を阻害
3. 細胞周期制御の破綻: 無制限な細胞増殖とゲノム不安定性
4. 慢性感染による累積変異で発がん

■ ヘパドナウイルス（HBV, HCV）

• 分類: HBV（DNAウイルス）、HCV（＋鎖RNAウイルス）
• 代表疾患: 慢性肝炎、肝硬変、肝細胞がん

分子機構:

• 慢性炎症: 持続感染により肝細胞に炎症性サイトカインが蓄積
• HBV Xタンパク質: p53抑制、転写調節
• HCV: 免疫回避、酸化ストレス、細胞周期異常を誘導
• 結果: DNA損傷の蓄積と肝細胞腫瘍化

■ EBウイルス（EBV: Epstein-Barr Virus）

• 分類: ヘルペスウイルス科
• 代表疾患: バーキットリンパ腫、ホジキンリンパ腫、上咽頭がん
• 感染細胞: Bリンパ球、上咽頭上皮

分子機構:

• EBNA1, LMP1: 細胞増殖シグナルの活性化
• 免疫逃避: 潜伏感染による宿主免疫からの隠蔽
• 結果: B細胞や上皮細胞の腫瘍化

■ 発がんウイルスの共通メカニズム

1. 宿主ゲノムへの組み込みや持続感染
2. 腫瘍抑制因子（p53, Rb）の阻害
3. 細胞増殖シグナルの活性化（NF-κB, MAPK）
4. 慢性炎症や免疫回避

これらの共通点により、発がんウイルスは長期にわたる感染を通じて細胞のがん化を誘導します。

■ まとめ

発がんウイルスは、単なる感染症の原因にとどまらず、腫瘍生物学の理解とがん予防戦略において重要なモデルです。
ワクチン（例：HPVワクチン、HBVワクチン）や抗ウイルス療法は、ウイルス由来のがんを予防する強力な手段となります。

■ ウイルス感染症の診断とは

ウイルス感染症の診断は、「ウイルスが存在するか」「どのウイルスか」「感染がいつ起こったか」を明らかにすることを目的とします。臨床症状だけでは特定が難しいため、検査による確認が重要です。

■ 主なウイルス検査法

1. 抗原検出法

ウイルスの構成成分（抗原）を直接検出する方法。

• 迅速抗原検査（イムノクロマト法）
  → インフルエンザ、RSウイルス、SARS-CoV-2などで使用。
  → 短時間で結果が出るが、感度はPCRより低い。

2. 遺伝子検出法（核酸増幅検査）

ウイルスの遺伝子（RNAやDNA）を検出する高感度法。

• RT-PCR法 / リアルタイムPCR法
  → 現在最も信頼性の高い検査法。COVID-19やHIVで標準。
• LAMP法・TMA法
  → PCRより簡便・迅速な代替法。現場検査にも利用される。

3. 抗体検査（血清学的検査）

ウイルス感染後に宿主が作る抗体（IgM, IgG）を検出。

• IgM抗体： 初期感染を示す。
• IgG抗体： 既感染または免疫獲得を示す。
  ワクチン接種や感染歴の確認に用いられる。

4. ウイルス分離・培養

ウイルスを細胞培養系で増やして同定する古典的手法。
現在では主に研究目的や新興感染症の解析に用いられる。

■ 感染症診断の補助的検査

ウイルス感染症では、炎症や臓器障害の評価も重要です。

• CRP・白血球数： 炎症の指標
• 肝酵素・腎機能： 薬剤投与前の安全確認
• 画像診断（CT・MRI）： 肺炎・脳炎などの合併症評価

■ ウイルス感染症の治療原則

ウイルス感染に対する治療は、原因療法と支持療法に大別されます。

■ 1. 抗ウイルス薬による原因療法

ウイルスの増殖過程を標的とした薬剤です。代表的な作用点と薬剤は以下の通りです。

これらの薬剤は特定のウイルスにのみ有効であり、細菌感染のような「広域抗ウイルス薬」は存在しません。

■ 2. 支持療法（対症療法）

ウイルスそのものを直接排除できない場合、宿主の生理機能を保つことが重要です。

• 解熱鎮痛薬: 発熱・頭痛・筋肉痛の緩和（例：アセトアミノフェン）
• 輸液: 脱水や循環動態の安定化
• 酸素投与・呼吸管理: 肺炎や呼吸不全への対応
• 免疫グロブリン療法: 重症感染や免疫不全時に有効

■ 3. 免疫療法・新規治療

近年は、宿主免疫を調整して感染を抑えるアプローチが注目されています。

• モノクローナル抗体療法： COVID-19やRSウイルス感染症で実用化
• 免疫チェックポイント制御： 慢性感染症治療の研究段階
• RNA干渉・CRISPRによる抗ウイルス戦略： 次世代治療として開発中

■ ワクチンによる予防

治療よりも重要なのが感染予防です。ワクチンは免疫記憶を形成し、発症や重症化を防ぎます。

• 生ワクチン: 麻疹、風疹、水痘など
• 不活化ワクチン: ポリオ、日本脳炎
• 組換え・mRNAワクチン: B型肝炎、COVID-19など

ワクチンの普及は公衆衛生上、最も効果的なウイルス対策とされています。

■ 診断と治療のまとめ

ウイルス感染症の診断と治療は、**「正確なウイルス同定」と「適切な時期の治療介入」**が鍵となります。
PCRや抗原検査の進歩により診断精度は大きく向上し、抗ウイルス薬やワクチン開発も急速に進展しています。

今後は、より**個別化された治療（precision medicine）**がウイルス学の臨床応用として期待されています。

■ ウイルス感染の流れ

ウイルス感染は、単に「侵入」するだけでなく、複数の段階を経て成立します。一般的には以下のような流れで進行します。

1. 宿主への侵入（感染経路）
   ウイルスは特定の経路から体内に入ります。代表的な経路は次の通りです。
   • 呼吸器感染（例：インフルエンザ、SARS-CoV-2）
   • 消化器感染（例：ノロウイルス、ロタウイルス）
   • 経皮感染（例：狂犬病、デング熱）
   • 性的・母子感染（例：HIV、B型肝炎ウイルス）
2. 細胞への付着と侵入
   ウイルスは宿主細胞表面の特定の受容体を認識して吸着します。
   例：HIVはCD4とCCR5/CXCR4を介してT細胞に侵入。
   侵入後、エンドサイトーシスや膜融合を経てゲノムが細胞内へ放出されます。
3. 初期複製と局所感染
   感染初期には局所の細胞でウイルスが複製され、感染が拡大します。この段階で宿主の自然免疫応答が始まります。
4. 全身への拡散（ウイルス血症）
   一部のウイルスは血流やリンパ流を介して全身に広がります（例：麻疹、風疹）。
   一方、局所に留まるウイルスもあります（例：パピローマウイルス）。

■ 宿主の初期応答

ウイルス感染に対して宿主は迅速に反応します。これが自然免疫の段階です。

• 物理的バリア: 皮膚、粘膜、分泌液などが最初の防御線。
• パターン認識受容体（PRR）: TLRやRIG-IがウイルスRNA/DNAを検知。
• インターフェロン（IFN）産生: 感染細胞がIFNを分泌し、周囲の細胞を抗ウイルス状態にします。
• NK細胞の活性化: 感染細胞や異常細胞を除去します。

■ 感染の拡大と制御

ウイルスが宿主応答を突破すると、感染は次のように進展します。

• 急性感染: 一過性の感染（例：インフルエンザ、ノロウイルス）
• 慢性感染: 長期間持続（例：B型肝炎ウイルス、HIV）
• 潜伏感染: 一時的に休眠し再活性化（例：ヘルペスウイルス）

宿主は免疫応答によって感染を抑制しますが、免疫が不十分な場合やウイルスの回避機構が強力な場合、感染が慢性化します。

■ ウイルス病原性と宿主因子

ウイルスの病原性（どの程度病気を引き起こすか）は、ウイルスの性質だけでなく宿主の状態にも左右されます。

• ウイルス因子: 増殖速度、毒素タンパク、免疫回避能など
• 宿主因子: 年齢、免疫状態、既往感染、遺伝的素因

同じウイルスでも、乳幼児や高齢者、免疫不全患者では重症化しやすくなります。

■ 潜伏期と発症

感染から症状が現れるまでの期間を潜伏期と呼びます。
潜伏期にはウイルスが体内で増殖し、免疫系が活性化し始めます。
症状（発熱・炎症・倦怠感など）は、ウイルスそのものによる細胞障害と、宿主免疫応答による炎症反応の双方によって生じます。

■ 感染成立のまとめ

ウイルス感染の成立は、単にウイルスの侵入だけでなく、

• 宿主細胞との相互作用
• 自然免疫の活性化
• ウイルスの免疫回避
  といった多段階のプロセスから成り立ちます。

ウイルスが感染に成功するかどうかは、ウイルス側の戦略と宿主側の防御力の均衡により決まります。

逆転写ウイルスとは

逆転写ウイルスは、RNAをDNAに変換して宿主ゲノムに組み込むという特殊な複製様式を持つウイルスです。
通常、遺伝情報は「DNA → RNA → タンパク質」という方向に流れますが、逆転写ウイルスはその逆、つまり「RNA → DNA」への情報変換を行います。この過程に使われる酵素が**逆転写酵素（Reverse Transcriptase）**です。

逆転写ウイルスの分類

レトロウイルスの構造と複製過程

レトロウイルスの代表は**HIV（ヒト免疫不全ウイルス）**です。
その複製サイクルは以下のように進行します。

1. 吸着と侵入
   　HIVは宿主のCD4受容体およびCCR5/CXCR4補助受容体に結合し、細胞内へ侵入。
2. 逆転写
   　ウイルスRNAが逆転写酵素によって二本鎖DNAに変換される。
3. 組み込み（インテグレーション）
   　新たに合成されたDNAは宿主染色体に組み込まれ、プロウイルスとして存在。
4. 転写・翻訳
   　宿主の転写装置を利用してウイルスmRNAを合成し、タンパク質を翻訳。
5. 組み立て・出芽
   　新たなウイルス粒子を形成し、宿主膜から出芽して細胞外へ放出。

この「宿主ゲノムへの組み込み」という特性が、持続感染や治療の難しさの原因となっています。

HIV（ヒト免疫不全ウイルス）

疾患： AIDS（後天性免疫不全症候群）
標的細胞： 主にCD4陽性T細胞、樹状細胞、マクロファージ

病態の流れ：
感染初期には一過性の発熱・リンパ節腫脹を示し、その後数年にわたり無症候期を経て、CD4陽性T細胞の枯渇により免疫不全が進行します。
日和見感染（カリニ肺炎、サイトメガロウイルス感染など）やがん（カポジ肉腫）が発症します。

治療：
現在は**多剤併用療法（HAART）**によってウイルス増殖を抑制可能であり、慢性疾患としてコントロールされています。

HTLV（ヒトT細胞白血病ウイルス）

疾患： 成人T細胞白血病（ATL）
感染経路： 母乳、輸血、性的接触

HTLV-1は、ヒトのT細胞に感染し、長期間潜伏したのちにがん化を誘導することがあります。
このウイルスの研究は、「がんウイルス学」の発展に大きな役割を果たしました。

B型肝炎ウイルス（HBV）

分類： ヘパドナウイルス科（DNAウイルス）
特徴： DNAウイルスでありながら、複製過程にRNA中間体を経るという点で逆転写ウイルス的性質を持ちます。

疾患： 慢性肝炎、肝硬変、肝細胞がん
感染後、ウイルスDNAが肝細胞核内に**cccDNA（共価閉環型DNA）**として残り、再活性化の原因となることがあります。

逆転写ウイルスの意義と応用

1. 分子生物学の発展に寄与
   　逆転写酵素の発見（バルチモア、テミンら）は、遺伝情報の流れの常識を覆し、ノーベル賞を受賞しました。
2. 遺伝子発現解析や医療応用
   　逆転写酵素は現在、RT-PCRなど分子診断技術の基盤酵素として広く利用されています。
3. ウイルスベクターとしての利用
   　レトロウイルスは遺伝子導入ベクターとしても活用され、遺伝子治療や再生医療分野に応用されています。

まとめ

逆転写ウイルスは、RNAからDNAへの情報逆流という特異なメカニズムを持つ存在です。
HIVのように慢性感染を引き起こす一方、逆転写酵素は現代生命科学の根幹技術を支える道具にもなっています。
ウイルスの研究は「病原体」研究にとどまらず、生命の本質を問う学問でもあります。

次回予告

次回は「ウイルスと宿主の攻防 ― 免疫応答とウイルスの逃避戦略」をテーマに、感染防御と免疫回避の分子メカニズムを解説します。

RNAウイルスとは

RNAウイルスは、その遺伝情報を**リボ核酸（RNA）**として持つウイルス群です。RNAはDNAに比べて化学的に不安定であり、複製の際のエラー訂正機構も弱いため、変異が起こりやすいことが大きな特徴です。
この高い変異性こそが、ワクチン効果の低下や新興感染症の出現につながっています。

RNAウイルスの特徴

RNAウイルスは、**ゲノムの極性（＋鎖RNA／−鎖RNA）**によっても分類されます。＋鎖RNAはそのまま翻訳に使えますが、−鎖RNAは転写を経てから翻訳されます。

代表的なRNAウイルス

1. インフルエンザウイルス（Influenza virus）

分類： オルソミクソウイルス科（−鎖一本鎖RNA）
構造： エンベロープを持ち、8分節のRNAを持つ
疾患： 季節性インフルエンザ、パンデミックインフルエンザ

特徴：

• 高頻度の変異（抗原変異）と**遺伝子再集合（抗原転換）**によって新型ウイルスが出現
• 鳥・豚・ヒト間での宿主跳躍が発生源になる
• ワクチンは毎年改良が必要

2. コロナウイルス（Coronaviridae）

分類： ＋鎖一本鎖RNAウイルス
構造： エンベロープを持ち、スパイクタンパク質（S）で細胞に結合
代表ウイルスと疾患：

• SARS-CoV（重症急性呼吸器症候群）
• MERS-CoV（中東呼吸器症候群）
• SARS-CoV-2（新型コロナウイルス感染症・COVID-19）

特徴：
比較的長いRNAゲノムを持ち、一部のRNAウイルスには珍しく校正機能を持つが、それでも高い変異率を示す。
感染後は呼吸器症状を中心に、全身性炎症や長期後遺症を起こすこともある。

3. ピコルナウイルス（Picornaviridae）

分類： ＋鎖一本鎖RNA、非エンベロープ
代表ウイルスと疾患：

• エンテロウイルス（ポリオウイルス、コクサッキーウイルス、エコーウイルス）
• ライノウイルス（感冒の原因）
• ヘパトウイルス（A型肝炎ウイルス）

特徴：
環境中での安定性が高く、糞口感染や飛沫感染によって広がる。ポリオウイルスはワクチンにより制圧が進んでいる。

4. フラビウイルス（Flaviviridae）

分類： ＋鎖一本鎖RNAウイルス、エンベロープあり
代表ウイルスと疾患：

• 黄熱ウイルス（黄熱）
• デングウイルス（デング熱）
• ジカウイルス（胎児小頭症）
• 日本脳炎ウイルス（日本脳炎）

特徴：
主に蚊を介して感染する**アルボウイルス（節足動物媒介ウイルス）**の代表。地球温暖化による感染域の拡大が懸念されている。

5. ラブドウイルス（Rhabdoviridae）

代表ウイルス： 狂犬病ウイルス（Rabies virus）
特徴： 弾丸状の形態が特徴的。動物の唾液（咬傷）を介して感染し、神経系へと広がる。発症後は致死率がほぼ100%で、ワクチン接種が唯一の予防手段。

RNAウイルスの変異と感染拡大

RNAウイルスは複製時にエラー訂正機構がないため、感染のたびにわずかな変異が蓄積します。
これが薬剤耐性の獲得や新型株の出現につながります。
インフルエンザの季節流行やCOVID-19の変異株拡大は、RNAウイルスの変異性の典型的な例です。

RNAウイルスの診断と治療

診断には主にPCR検査や抗原検査が用いられます。
治療薬としては、RNA依存性RNAポリメラーゼ阻害薬（例：レムデシビル、ファビピラビル）やプロテアーゼ阻害薬などが開発されています。
一方で、ワクチン開発は変異対応が課題となります。

まとめ

RNAウイルスは高い変異率と感染力を特徴とし、人類が最も警戒すべき病原体群のひとつです。
変異を続けるウイルスに対抗するためには、分子レベルでの理解と国際的な監視体制が欠かせません。

次回予告

次回は「逆転写ウイルス ― レトロウイルスとがんウイルス学の発展」をテーマに、HIVやHTLVなど、RNAからDNAへ逆転写するウイルス群を解説します。

DNAウイルスとは

DNAウイルスは、その名の通りDNAを遺伝情報として持つウイルスです。多くは宿主細胞の核内で複製を行い、宿主のDNAポリメラーゼを利用して自身のゲノムを増やします。
一般的にRNAウイルスに比べて変異が少なく安定しているため、慢性感染を起こす例も多く見られます。

DNAウイルスの基本的特徴

代表的なDNAウイルス

1. アデノウイルス（Adenovirus）

構造： 非エンベロープ、二本鎖DNAウイルス
疾患： 風邪様症状、咽頭結膜熱（プール熱）、肺炎、出血性膀胱炎など
特徴： 安定性が高く、環境中でも長期間感染力を保つ。遺伝子導入ベクターとしても利用される。

2. ヘルペスウイルス（Herpesviridae）

構造： エンベロープを持つ二本鎖DNAウイルス
代表ウイルスと疾患：

• HSV-1（単純ヘルペスウイルス1型）― 口唇ヘルペス
• HSV-2（単純ヘルペスウイルス2型）― 性器ヘルペス
• VZV（水痘帯状疱疹ウイルス）― 水痘・帯状疱疹
• EBV（Epstein-Barrウイルス）― 伝染性単核球症、バーキットリンパ腫
• CMV（サイトメガロウイルス）― 免疫不全者での重篤感染
• HHV-8（カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス）― がん関連ウイルス

特徴： 潜伏感染が特徴的で、神経節や免疫細胞に潜み、免疫低下時に再活性化する。

3. パポバウイルス（Papovavirus：現分類ではPapilloma＋Polyoma）

構造： 非エンベロープ、二本鎖DNAウイルス
代表ウイルスと疾患：

• ヒトパピローマウイルス（HPV）― 子宮頸がん、尖圭コンジローマ
• BK・JCウイルス（Polyomavirus）― 移植後感染、神経疾患など

特徴： 一部は発がん性ウイルスとして知られ、細胞周期制御因子（p53, Rb）に作用して腫瘍化を誘導する。

4. パルボウイルス（Parvoviridae）

構造： 非エンベロープ、一本鎖DNAウイルス
代表ウイルス： ヒトパルボウイルスB19
疾患： 伝染性紅斑（りんご病）、胎児水腫、再生不良性貧血
特徴： 非常に小さなウイルスで、増殖には宿主細胞の分裂期が必要。

5. ポックスウイルス（Poxviridae）

構造： エンベロープを持つ大型DNAウイルス
代表ウイルス：

• Variola virus（天然痘ウイルス）― ヒト感染症で唯一根絶に成功
• Vaccinia virus（ワクシニアウイルス）― ワクチン製造に利用
• Monkeypox virus（サル痘ウイルス）

特徴： DNAウイルスでは珍しく細胞質内で複製を行う。

DNAウイルスの感染様式と病態

DNAウイルスはしばしば潜伏感染や再活性化を特徴とします。たとえばヘルペスウイルスは感染後、神経節に潜伏し、ストレスや免疫低下時に再燃します。
また、HPVやEBVなどは宿主ゲノムに組み込まれ、発がんのリスクを高めることがあります。

研究と医療応用

DNAウイルスは、遺伝子の安定性を利用してベクターとしての応用が盛んです。
アデノウイルスやアデノ随伴ウイルス（AAV）は、遺伝子治療やワクチン開発の分野で重要な役割を果たしています。

まとめ

DNAウイルスは、比較的安定した遺伝子を持ち、長期感染や潜伏を特徴とします。
一方で、発がんや免疫逃避といった現象を通じて、ウイルスと宿主の複雑な関係性を示す代表例でもあります。

次回予告

次回は「RNAウイルス ― 高い変異性と感染拡大力」をテーマに、インフルエンザウイルスやコロナウイルスなど、現代社会に直結するウイルス群を解説します。

ウイルスとは何か

ウイルスは「自己複製能力を持つが、単独では生きられない存在」として知られます。細菌のように代謝系を持たず、宿主細胞に寄生してはじめて増殖できます。この「生物と非生物の中間にある存在」という曖昧な立場が、ウイルス学の面白さのひとつです。

ウイルスの基本構造

ウイルスは大きく次の3要素から成り立っています。

1. 核酸（遺伝情報）
   　ウイルスの遺伝情報は DNA または RNA のいずれかであり、二本鎖・一本鎖の違いによっても性質が大きく変わります。
2. カプシド（タンパク質の殻）
   　ウイルスゲノムを保護し、宿主への侵入を助ける役割を持ちます。形は球状（イコサヘドラル）やらせん状など多様です。
3. エンベロープ（脂質膜）
   　一部のウイルスは宿主細胞から膜を借りてエンベロープを持ちます。インフルエンザや新型コロナウイルスなどが代表的です。

ウイルスの増殖過程

ウイルスの増殖は「感染サイクル」と呼ばれ、以下の段階で進行します。

1. 吸着（Attachment） – 宿主細胞表面の受容体に結合
2. 侵入（Entry） – 細胞内へ取り込まれる
3. 脱殻（Uncoating） – カプシドを外して核酸を放出
4. 複製・翻訳（Replication & Translation） – 宿主のリボソームや酵素を利用してウイルス成分を作る
5. 組み立て（Assembly） – 新しいウイルス粒子を構築
6. 放出（Release） – 細胞を破壊（溶解）または出芽して外へ放出

宿主細胞の機能を乗っ取る巧妙な仕組みは、分子生物学の発展に大きな貢献をしてきました。

ウイルスと宿主の関係

ウイルス感染は常に病気を引き起こすわけではありません。
ウイルスと宿主は長い進化の過程で共存関係を築いており、無症候性感染や持続感染を示すこともあります。
一方で、免疫逃避や遺伝子変異を通じて宿主防御をすり抜けるウイルスも存在します。

ウイルス学の発展

ウイルスは顕微鏡でも見えないほど小さく、当初は「濾過性病原体」として発見されました。
20世紀に電子顕微鏡が登場するとその構造が明らかになり、現在ではゲノム解析やワクチン開発においても中心的な研究対象となっています。

生命と非生命の狭間

ウイルスは自力でエネルギー代謝を行わず、宿主がいなければ増殖できません。そのため「生命体かどうか」という哲学的な議論が続いています。
しかし、ウイルスは地球上の生態系に深く関わり、遺伝子進化の推進者でもあります。

次回予告

次回は「DNAウイルス ― 遺伝情報をDNAで持つウイルスたち」をテーマに、アデノウイルスやヘルペスウイルスを例に詳しく解説します。

研究用マウスとは

マウス（Mus musculus）は、遺伝子操作の容易さ、繁殖力の高さ、ヒトとの遺伝的相同性（約95%）などから、生命科学研究の主要なモデル動物です。基礎研究から創薬、がん、免疫、神経、再生医療まで幅広く活用されています。
ここでは、研究目的別に主要なマウス系統を解説します。

1. 近交系マウス（Inbred strains）

特徴：
20世代以上の兄妹交配を繰り返して得られた「遺伝的に均一な個体群」。実験の再現性が高いのが利点です。

代表的な系統と用途：

2. 遺伝子改変マウス（Genetically Modified Mice）

現代の生命科学では、遺伝子改変マウスが機能解析の中心となっています。

● トランスジェニックマウス（Tgマウス）

外来遺伝子を導入して特定タンパク質を過剰発現させるモデル。
用途： 発現制御解析、シグナル伝達研究、疾患モデル（例：APPトランスジェニックアルツハイマーモデル）。

● ノックアウトマウス（KOマウス）

標的遺伝子を欠損させたモデル。
用途： 遺伝子機能の解明、病態解析、創薬ターゲット検証。
例： Cd9^-/-, Itga3^-/-, p53^-/- など。

● 条件的ノックアウトマウス（Cre-loxP系）

特定の組織や時期にだけ遺伝子を削除可能。
代表例： Alb-Cre, Nestin-Cre, Lyz2-Cre など。
用途： 臓器特異的機能解析、致死遺伝子の解析。

● ノックインマウス（KIマウス）

目的遺伝子座にタグ、リポーター、または変異遺伝子を導入。
用途： 発現追跡（例：tdTomato-KI）、機能変異解析（例：DTRやT2Aカセット導入）。

3. 免疫不全マウス（Immunodeficient Mice）

ヒト細胞や腫瘍の移植研究に不可欠なモデルです。

4. 疾患モデルマウス

ヒト疾患を再現したマウスも多数開発されています。

• がんモデル：KRAS変異マウス、p53欠損マウス、腸管腫瘍モデル（Apc^Min/+）など
• 神経変性モデル：APP/PS1（アルツハイマー病）、SOD1（ALS）
• 代謝疾患モデル：ob/ob（レプチン欠損肥満マウス）、db/db（レプチン受容体欠損）
• 免疫疾患モデル：MRL/lpr（自己免疫疾患）、NOD（糖尿病）

5. 実験目的別のマウス選択のポイント

6. マウス選択と倫理

マウス実験は「3R原則（Replacement, Reduction, Refinement）」に基づき、

• 他の方法で代替できないか（Replacement）
• 使用数を最小限にできるか（Reduction）
• 苦痛を軽減できるか（Refinement）
  を常に考慮する必要があります。
  動物実験計画書の承認を得て、倫理的配慮のもとで実施されることが原則です。

まとめ

研究に使われるマウスは、遺伝的背景・免疫状態・導入遺伝子などにより多彩な種類があります。
実験目的に応じて適切なマウスを選択することが、信頼性の高いデータと再現性の確保につながります。
正しい系統選択と倫理的配慮のもとで、マウスモデルは今後も生物学・医学研究の中核として活躍し続けるでしょう。