ウイルス学：歴史、調査対象、ウイルスの種類、例 - 生物学 - 2025

ウイルス学は、研究、ウイルスの起源、進化、分類、病理学および生物医学およびバイオテクノロジー用途という生物学のブランチです。ウイルスは0.01〜1 µmの小さな粒子であり、その遺伝情報は自身の複製のためだけのものです。

ウイルスの遺伝子は、増殖のために感染細胞の分子機構によって解読されます。したがって、ウイルスは生きている細胞の代謝機能に依存する絶対的な細胞内寄生虫です。

出典：写真提供：シンシアゴールドスミスコンテンツプロバイダー：CDC /アースキン博士。L.パーマー; MLマーティン博士

地球上で最も豊富な遺伝物質はウイルスのそれに相当します。他のウイルスやすべての生物に感染します。免疫システムは常にウイルスからうまく防御するわけではありません。人間や動物の最も破壊的な病気のいくつかはウイルスによって引き起こされます。

ヒトのウイルス性疾患には、黄熱病、ポリオ、インフルエンザ、エイズ、天然痘、はしかなどがあります。ウイルスは人間の癌の約20％に関与しています。毎年、ウイルス性呼吸器感染症および腸感染症は、発展途上国の何百万人もの子供を殺しています。

いくつかのウイルスは、細菌の分類、酵素の供給源、害虫駆除、抗菌剤、癌との闘い、および遺伝子ベクターとして有用です。

歴史

19世紀後半、マルティナスベイジェリンクとドミトリイワノフスキーは、罹患したタバコ植物からの無菌ろ液に、健康な植物に感染する病原体が含まれていると独自に判断しました。Beijerinckは、このエージェントをvivum fluidumと呼びました。

BeijerinckとIvanovskiのろ液にタバコモザイクウイルスが含まれていることがわかりました。また、19世紀には、フリードリッヒロフラーとポールフロッシュは、牛のFMDは非細菌性物質が原因であると結論付けました。

20世紀の最初の10年間で、Vilhelm EllermanとOlaf Bangは無細胞ろ過液を使用して、ニワトリにおける白血病の伝播を実証しました。これらの実験により、癌を引き起こす可能性のある動物ウイルスがあると結論付けることができました。

20世紀の20年間、フレデリックトワートは、ウイルスまたは細菌の酵素によって溶解が引き起こされたと仮定して、天然痘ウイルスを培養しようとした寒天培地での小球菌の溶解を観察しました。フェリックス・デレル氏は、赤痢を引き起こす細菌がバクテリオファージと呼ばれるウイルスによって溶解されていることを発見した。

1960年、ピーターメダワールは、ウイルスに遺伝物質（DNAまたはRNA）が含まれていることを発見したことでノーベル賞を受賞しました。

ウイルスの種類

ウイルスは、それらが持つ特性に従って分類されます。これらは、形態、ゲノム、および宿主との相互作用です。

ウイルスと宿主の相互作用に基づく分類は、次の4つの基準に基づいています。1）感染性の子孫の産生。2）ウイルスがホストを殺すかどうか。3）臨床症状がある場合。4）感染期間。

免疫系は感染の進展を決定するため、ウイルスと宿主間の相互作用において重要な役割を果たします。したがって、感染症は急性かつ無症状（ウイルスが体内から排除される）、または持続的かつ慢性（ウイルスが体内から排除されない）である可能性があります。

ゲノムの違いに基づく分類（ボルティモアシステム）とウイルスのすべての特性を考慮した分類学的分類は、今日ウイルスを分類するために最もよく使用されているシステムです。

形態に基づく分類

この分類を理解するには、ウイルスを構成する部分を知る必要があります。ウイルスはゲノムとキャプシドで構成され、エンベロープを持っている場合と持っていない場合があります。ゲノムは、DNAまたはRNA、一本鎖または二本鎖、線状または環状であり得る。

カプシドは、カプソメアと呼ばれる多くの同一のウイルスタンパク質サブユニットで構成される複雑な構造です。その主な機能は、ゲノムを保護することです。また、宿主細胞を認識して結合し、ゲノムの細胞への輸送を確実にする働きもします。

エンベロープは、キャプシドを囲む脂質と糖タンパク質で構成される膜です。宿主細胞に由来します。サイズ、形態、複雑さがかなり異なります。エンベロープの有無は、ウイルス分類の基準となります。

非エンベロープウイルスの3つのカテゴリが認識されます。1）等尺性、ほぼ球形（二十面体または二十面体）。2）単純ならせん形状のフィラメント状。3）以前のフォームなしの複雑な。バクテリオファージT2などの一部のウイルスは、アイソメトリックフォームとフィラメントフォームを組み合わせます。

ウイルスが包まれている場合、膜内のヌクレオカプシドの特性に基づいて形態学的カテゴリに割り当てることもできます。

ゲノムベースの分類：ボルチモアシステム

David Baltimoreによって提案されたこの分類は、核酸を複製し、メッセンジャーRNA（mRNA）をタンパク質生合成に転写するために使用するメカニズムの観点から、ウイルスゲノムの性質を考慮しています。

ボルチモアシステムでは、RNAゲノムがmRNAと同じ意味を持つウイルスは、ポジティブセンスRNA（+）を持つウイルスと呼ばれます。一方、ゲノムがmRNAと反対の意味（相補）を持つウイルスは、ネガティブセンスRNA（-）。二本鎖ゲノムウイルスは両方の方向に進みます。

この分類の欠点は、同様の複製メカニズムを持つウイルスが他の特性を必ずしも共有しないことです。

ボルチモアシステムクラス

クラスI。二本鎖DNAゲノムを持つウイルス。宿主細胞と同様の転写。

クラスII。一本鎖DNAゲノムを持つウイルス。DNAの極性は（+）と（-）です。mRNA合成前に二本鎖に変換されます。

クラスIII。二本鎖RNAゲノム（dsRNA）を持つウイルス。セグメント化されたゲノムとDNAテンプレートの各セグメントから合成されたmRNA。ウイルスゲノムによってコードされる転写に関与する酵素。

クラスIV。一本鎖RNAゲノム（ssRNA）、極性（+）のウイルス。相補鎖の合成が先行するmRNAの合成。転写はクラス3の転写と似ています。

クラスV。センスmRNAとは逆のセンスのssRNAゲノムを持つウイルス（-）。ウイルスにコードされた酵素を必要とするmRNAの合成。ウイルスの新世代の生産には、中間dsRNAの合成が必要です。

クラスVI。複製前に中間dsDNAを生成するssRNAゲノムを持つウイルス。それはウイルスが運ぶ酵素を使用します。

クラスVII。中間ssRNAを介してdsDNAを複製するウイルス。

分類学的分類

ウイルス分類学国際委員会は、ウイルスを分類するための分類体系を確立しました。このシステムでは、部門の順序、家族、サブファミリー、性別を使用します。ウイルスへの種の概念の適用についてはまだ議論があります。

分類学的分類に使用される基準は、ホスト範囲、形態学的特性、およびゲノムの性質です。さらに、ファージ尾（細菌に感染するウイルス）の長さ、ゲノム内の特定の遺伝子の有無、ウイルス間の系統関係など、他の基準も考慮されます。

この分類の例は次のとおりです。パラミクソウイルス科; パラミクソウイルス亜科、モルビリウイルス属; 種、はしかウイルス。

家族、亜家族、属の名前は、起源地、宿主、またはウイルスによって引き起こされる病気の症状に触発されています。たとえば、ザイールのエボラ川ではエボラ属に名前が付けられています。タバコモザイクはトマボウイルス属にその名前を与えます。

多くのウイルスグループ名はラテン語またはギリシャ語に由来する単語です。たとえば、Podoviridaeは、足を意味するギリシャ語のpodosに由来します。この名前は短い尾を持つファージを指します。

ウイルスの例

インフルエンザウイルス

彼らは鳥や哺乳類に感染します。彼らはエンベロープを持つ多様な形態を持っています。一本鎖RNAゲノム。それらはボルチモアのクラスVとオルソミクソウイルス科に属しています。

インフルエンザウイルスはこのファミリーに属しています。インフルエンザのほとんどのケースはインフルエンザAウイルスによって引き起こされます。インフルエンザBウイルスによって引き起こされる発生は2〜3年ごとに発生します。インフルエンザCウイルスによって生成されるものはそれほど頻繁ではありません。

インフルエンザAウイルスは4つの世界的流行を引き起こしました。2）鳥類起源のアジアのインフルエンザ（1957–1958）、H2N2サブタイプ。3）鳥インフルエンザ由来の香港インフルエンザ（1968〜1969）、サブタイプH3N3。4）豚インフルエンザ（2009–2010）、豚由来のサブタイプH1N1。

知られている最も壊滅的なパンデミックは、スペインのインフルエンザによって引き起こされました。それは第一次世界大戦より多くの人々を殺しました。

文字HとNは、それぞれ膜糖タンパク質ヘマグルチニンとノイラミニダーゼに由来します。これらの糖タンパク質は多種多様な抗原形態で存在し、新しい変異体に関与しています。

レトロウイルス

彼らは哺乳類、鳥、および他の脊椎動物に感染します。エンベロープを備えた球形の形態。一本鎖RNAゲノム。それらはボルチモアクラスVIとレトロウイルス科に属します。

ヒト免疫不全ウイルス（HIV）、レンチウイルス属は、このファミリーに属しています。このウイルスは、感染した人の免疫系に損傷を与え、細菌、ウイルス、真菌および原虫による感染の影響を受けやすくします。HIVによって引き起こされる病気は、後天性免疫不全症候群（AIDS）として知られています。

レトロウイルス科に属する他の属も深刻な病気を引き起こします。例：Spumavirus（サルのふわふわウイルス）; イプシロンレトロウイルス（ウォールアイ皮膚肉腫ウイルス）; ガンマレトロウイルス（ネズミ白血病ウイルス、ネコ白血病ウイルス）; ベータレトロウイルス（マウス乳腺腫瘍ウイルス）; およびAlpharetrovirus（ラウス肉腫ウイルス）。

ヘルペスウイルス

冷血な哺乳類、鳥、脊椎動物に感染します。ウイルスの形態：二十面体のカプセル、エンベロープ付き。二本鎖DNAゲノム。それらはボルチモアのクラスIとヘルペスウイルス秩序に属しています。

一部のメンバーは次のとおりです。単純ヘルペスウイルス2（性器ヘルペスの原因）。ヒトサイトメガロウイルス（先天性欠損症の原因）ヘルペスウイルスKaposiB ^™肉腫（カポジ肉腫の原因）。EpsteinBƂBarrウイルスまたはEBV（腺熱および腫瘍を引き起こす）。

ポリオを引き起こすウイルスおよびその他の関連ウイルス

哺乳類や鳥に感染します。ウイルスの形態：等尺性または二十面体。一本鎖RNAゲノム。彼らはボルティモアクラスIVとピコルナウイルス科に属しています。

このファミリーのいくつかの属は次のとおりです。肝炎ウイルス（A型肝炎の原因）エンテロウイルス（ポリオを引き起こす）; アフトウイルス（口蹄疫の原因）。

狂犬病を引き起こすウイルスおよび関連ウイルス

それらは哺乳類、魚、昆虫、植物に感染します。エンベロープを備えたらせん状の形態。一本鎖RNAゲノム。それらはボルチモアのクラスVとラブドウイルス科に属します。

リッサウイルス属によって引き起こされる、狂犬病などの病気を引き起こすウイルスは、このファミリーに属します。ベシクロウイルス属によって引き起こされる水疱性口内炎; ノビリルハブウイルス属によって引き起こされる黄色い矮性ジャガイモ。

感染性紅斑を引き起こすウイルス

哺乳類、鳥、昆虫に感染します。対称二十面体形態。一本鎖DNAゲノム。それらはボルチモアのクラスIIおよびパルボウイルス科に属します。

このファミリーの1つのメンバーは、エリスロウイルス属に属するB19ウイルスであり、通常は症状を引き起こさないヒトに感染性紅斑を引き起こします。B19ウイルスは赤血球の前駆細胞に感染します。

Parvoviridaeのいくつかのメンバーは、遺伝子ベクターとして使用されます。

ウイルスアプリケーション

ウイルスは、組換えウイルスを構築することにより、人間の利益のために使用することができます。彼らは分子生物学の技術によって変更されたゲノムを持っています。

組換えウイルスは、特定の疾患の治療やワクチンの製造を目的とした遺伝子治療に役立つ可能性があります。

HIVは、遺伝子治療用の遺伝子ベクター（レンチウイルスベクター）の構築に使用されています。これらのベクターは、常染色体劣性遺伝または突然変異によって引き起こされる網膜色素変性症などの網膜色素上皮疾患の動物モデルで効果的であることが示されています。

ワクチンベクターとして使用されるウイルスは、病原性が低い必要があります。これは動物モデルを使用して検証されます。これは、天然痘ウイルス、水疱性口内炎およびエボラに対するワクチンが開発されているか、または開発中である場合です。

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