ウイルスとは？

最近また鳥インフルエンザが発生しまし、気になったので質問しました。
題名のとおりです。ウイルスとは何なんでしょうか？
お暇なときで結構ですので、回答お願いします。

No.5 回答者： noname#160718 回答日時： 2007/01/15 21:25

　長くなったので(4)の回答を分けて書きます。

　インフルエンザウイルスは元々カモ等の水禽類が自然宿主なのですが、現在ではヒトや豚、馬などそれぞれの動物に適応したものがそれらの動物間で流行しています。

　それはNo.4に書いたような「抗原と受容体」の関係で、鳥のウイルスは鳥の受容体に結合しやすく、ヒトのウイルスはヒトの受容体に結合しやすいからです。

　また余談ですが、No.4に書いた「ウイルスの分離培養」ですが、鳥のインフルエンザウイルスは発育鶏卵、すなわち「鶏の受精卵」でよく増えます。従って「ウイルス分離」には発育鶏卵を用います。
　一方、ヒトのインフルエンザはＭＤＣＫという、犬の腎臓細胞でよく増えますので、ヒトのインフルエンザの分離培養はＭＤＣＫを用いるのが一般的です。
　ヒトのウイルスが発育鶏卵で、鳥のウイルスがＭＤＣＫで増えないというわけではないのですが、かなり増えにくいため、例えば今回の宮崎県の発生例のように検査翌日にウイルスが分離されるということはないでしょう。もっと日数がかかるはずです。

　インフルエンザウイルスもカモの間で感染を繰り返している間は、それほど増えもせず、カモに病気を起こすわけでもなく、平和に共存しているのですが、鶏という動物はこのインフルエンザウイルスに対して、非常に感受性が強い動物なのです。(つまり受容体が多い？)
　なので鶏に感染するとカモの時とは桁違いに鶏の体内で増え、また隣の鶏にも感染していくということになります。ことに鶏は「家畜」であり、密集した環境で飼われているので、隣同士の感染拡大の効率も桁違いですから。
　「桁違いに増える」ということは、「ウイルスの世代」も桁違いに増える、つまりウイルスの遺伝子が複写される回数が桁違いに多くなる、ということで、そのうち感染した動物を全て殺してしまうような「狂い咲き」のウイルスが出現してしまうわけです。
　これが「高病原性鳥インフルエンザ」に変異するおおまかな筋書きです。
　「高病原性」に変異するのは、１６種あるＨＡ亜型の中でもＨ５とＨ７の２型のみとされています。

　さて、それが豚に感染するとどうなるのかというと、豚は「ヒト型の受容体」と「鳥型の受容体」の両方を持っている動物です。
　なので、豚には「ヒトのインフルエンザ」も「鳥のインフルエンザ」も、両方感染しやすい、ということです。

　一方、インフルエンザウイルスの遺伝子は１本のＲＮＡではなく、８本に分かれています。
　なので、１頭の豚にヒトのインフルエンザと鳥のインフルエンザの両方が感染する、もっとミクロに言えば１つの細胞に２種類のウイルスが感染すると・・・

　インフルエンザウイルスは、自分が細胞に持って入った８本の遺伝子セットを間違いなく新しいウイルス粒子に積み込むような高度な仕組みを持っていません。適当に積み込んで新しい粒子を作るわけです。
　すると、新しくできたウイルス粒子の中の遺伝子セットは、２×８通りのパターンができるわけです。

　ま、要するに生体内で遺伝子の組み換えをやってしまうわけです。

　そうするとまったく新しいインフルエンザウイルスができてしまう可能性が生じてしまうわけです。
　これができてしまうと、ヒトはその新ウイルスに対して免疫を全く持っていませんから、流行し放題になってしまうわけで、病原性もかなり高くなるでしょう。

　これが今、恐れられていることです。

　これを防ぐには、とにかく鳥でインフルエンザウイルスが増殖することを防ぐしかないわけですね。

　なお、こういう突然新種のウイルスができてしまうような変異を「不連続変異」と言いますが、「連続変異」も常に起きています。
　毎年流行の型が微妙に変わってワクチンが効かなくなったりするのも「連続変異」です。
　また、鳥のウイルスがヒトや他の動物に感染し、十分増殖すると連続変異によっても「ヒトに適合する」ウイルスになり得ます。
　例えばヒトに感染しにくい鳥インフルエンザウイルスも、極めて多量のウイルスに暴露することによって無理矢理ヒトに感染した場合、そのヒトで増えたウイルスは「ヒト→ヒト」の感染が容易に起きる型に変異している、ということも起きる可能性があったりします。
　それと、「同じヒトにヒト型のウイルスと鳥型のウイルスが同時に感染した場合」も、上に豚で述べたことと同じことが起きる可能性ももちろんあります。

　現在のアジアの情勢がかなり危険視されているのは、そういった理由によるものです。「鳥→ヒト」の感染が頻繁に起きている状況は、もう爆弾の導火線に火が点いているも同然の状況だったりするわけです。

No.4 回答者： noname#160718 回答日時： 2007/01/15 20:57

　No.3のJagar39です。

　感染性核酸についての質問者さんの疑問に再度回答します。といっても私もそのあたりは専門ではないので教科書レベルのことしか判りませんが・・・

　まず、(1)についてですが、この話は「実験室内」での話ですので、感染させる細胞は「培養細胞」です。

　ウイルスは既出のとおり単独では増殖できない微生物のため、ウイルスを培養するには培養細胞に感染させて増殖させます。どのウイルスにどんな細胞を使えば増やすことができるのか、というのはウイルスによってそれぞれ異なります。
　ノロウイルスやSARSウイルスのように、培養系が確立していないウイルスもあります。つまりこれは、「どの細胞に感染させれば増殖するのか未だ判っていない」ということです。なので現状、実験室内では増やすことができません。

　「ウイルスを実験室内で増やす」というのは、単に研究のためだけではなく、「診断」のために極めて重要です。つまり、患者から採取した検体を細胞に感染させ、その結果ウイルスが増殖すれば検体中に「感染性を有するウイルスが存在した」ことの証明になりますので、「この病気は＊＊ウイルスによるものである」という確実な証拠になります。
　ノロやSARSのような「培養できない」ウイルスは、ＰＣＲなどで検体中の目的ウイルスの遺伝子が存在することを証明して診断としますが、診断的な価値はウイルス分離培養より一段下がります。

　余談でしたが、「実験室内でウイルスを細胞に感染させる」ことが診断的に重要であることは理解していただけたと思います。

　研究的には、例えばウイルスの不活化条件を求めたりする際、ウイルスの培養は欠かせません。
　これはウイルスに対して熱や酸、消毒薬などで処理し、それを細胞に感染させて「増殖するか否か」を調べます。
　ですから、ノロウイルスのように培養系が確立していないウイルスでは、厳密な不活化条件は求めることができません。
　現在、ノロウイルスが「塩素系の消毒薬のみ有効」とか「85℃１分で死滅する」と言われているのは、ノロウイルスではなく近縁のネコカリシウイルスを使った実験成績に基づくものです。

　そういうわけで培養細胞へウイルスを感染させることは、ウイルス検査、実験、研究の基礎中の基礎であるわけです。

　さて、ウイルスは「遺伝子とそれを包む殻だけの存在」であることは前に述べたとおりですが、ウイルスが細胞に感染するためには絶対的に「殻」が必要です。
　その殻が持っている「抗原」で細胞の「受容体」に結合して細胞中に取り込まれて感染が成立するわけですから。No.3では「鍵」と「ドア」と表現しましたが。
　現に、ウイルスの不活化条件とは、実は「殻を壊す条件」に他なりません。

　ですが、実験室内で「細胞中に直接ウイルスの遺伝子を入れてやる」ことをすると、感染が成立する手法があります。これが「感染性核酸」です。
　その「直接遺伝子を細胞に入れる」具体的な方法は、私は専門ではないのでよく判りません。

　ですのでこれは純粋に研究上の手法です。遺伝子やウイルスの増殖過程を調べたりする際に使う手法です。
　また、この手法を使えば抗原と受容体の問題をクリアできるので、どんな細胞にも感染させることができるはず、です。

　というわけで(3)の回答ですが、純粋に実験室内での話なので「退治」はしません。

No.3 回答者： noname#160718 回答日時： 2007/01/13 22:16

　ウイルスが単独では増殖できない、という意味は他の生物とは決定的に異なっています。

他の生物は栄養素や環境を整えてやれば増殖が可能ですが、ウイルスは「増殖するための機能」を持たないため、細胞に感染させないと増殖することができません。
　というか、実際にウイルスを「製造」するのは細胞で、ウイルスはそのための遺伝子がタンパク質の殻に収まっただけの存在です。

　そういう意味では、「ウイルスは生物といえるのか」という議論は今もされていますし、おそらく永遠に答えが出ないでしょう。長年ウイルスを扱う仕事をしている私は素直に「生物である」と考えていますが。

　生物の最小単位は細胞ですが、その細胞はゲノム(遺伝子)を始めとしてリボソームやゴルジ体、その他多くの細胞内小器官を持っています。
　それらの機能によって細胞は代謝し増殖するのですが、ウイルスはこれらの細胞内小器官を一切持ちません。
　ウイルス粒子の中にあるのは、遺伝子とウイルスによっては酵素が数種類だけです。その酵素も主に遺伝子のコピーのために用いられる酵素です。

　さらに多くのウイルスは、自然界ではまず起きず実験室内でのみ実現する現象ですが、ウイルス粒子の中の「遺伝子」だけを細胞に感染させることができます。
　つまりウイルスの本質は「１本のＤＮＡ(またはＲＮＡ)」ということができてしまいます。
　これを生物といえるか・・・とは、確かに議論になる話題ですね。

　ちなみに話が難しくなりますが、感染性核酸が成立するのはＤＮＡウイルスと＋鎖のＲＮＡウイルスだけです。
　ですが。
　－鎖のＲＮＡウイルスも、人工的に－鎖から＋鎖を合成してやれば、実験的に「感染性核酸」を作ることができます。いくつかのウイルスでそういう研究がされています。

　また、ウイルスと細胞はあまりに構造が異なっており、「ウイルスは細胞が退化したもの」という見方はできません。
　ヒトや動物のゲノム中には、遠い昔の先祖に感染したらしいレトロウイルスの破片がいくつも見つかっていますし、ある種のウイルスが持つガン遺伝子は、元は動物ゲノムに由来するのではないか、という考察も存在します。

　そういう意味では、ウイルスはゲノム遺伝子が細胞外に飛び出したモノなのかも、と想像することもできるかもしれませんが、なんせ共通なのは遺伝子としてのコード(つまりプログラム言語)くらいのもので、構造蛋白の構造も「細胞」とはまったく異なりますし、遺伝子の複製方法すら細胞とは大きく異なるウイルスがたくさんいます。

　そういう意味で、確かに他の生物とはずいぶん違いますね。

この回答へのお礼

ウイルスというのが増殖するための遺伝子のみを持ち、細胞に寄生（？）して、増殖させるというのは理解できました。
ただ理解がちょっとできなかったので疑問が数個あるんですが・・・

＜さらに多くのウイルスは、自然界ではまず起きず実験室内でのみ実現する現象・・・
(1)ここの表現が良く理解できませんでした。
(2)またこの後の文で「ウイルス粒子の中の遺伝子を細胞に感染させる」と仰っていますが、どのようにして感染させるんですか？
(3)細胞に感染させた後、ウイルスを細胞に増殖させますが、このウイルスを現在の医療ではどうやって退治しているんですか？
(4)それと鳥インフルエンザウイルスの騒動で耳にしたんですが、ウイルスが鳥を経て、豚などの人畜に感染すると変異するそうなんですが、何故変異するんでしょうか？
本当に申し訳ありません。
ウイルスに関する知識が乏しいためこのような疑問が生まれました。
この疑問に答えるのが面倒でしたら無視して結構です。
回答本当にありがとうございました。

お礼日時：2007/01/15 12:37

No.2 回答者： isoyujin 回答日時： 2007/01/13 21:44

ウイルスは生命の最小単位として認められています。

ウイルス以外の生命も異化と同化により、環境より栄養されて、自己増殖をしています。単独で自己増殖する生命体は居ません。ウイルスは親和性のある細胞に寄生して自己増殖をする生命体です。人もビタミンを他の生物に依存しています。
ウイルスは細胞の退化した形（抜け出たものがある）であると言われています。

No.1 回答者： nayu-nayu 回答日時： 2007/01/13 21:21

こちらが解りやすいと思います。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A6%E3%82%A4% …

細菌は栄養素があれば、自分自身の力で増殖（子孫を作る）事が可能です。

ウイルスは生物の生きた細胞に自分の遺伝子を送り込む事で、生きた細胞にコピーを作ってもらいます。

自分自身で増殖できる事を生命の定義とするのならば、大腸菌は生命ですが、インフルエンザウイルスなどは生命ではありません。