インフルエンザウイルス

インフルエンザウイルスは、ヒトに感染して、感染症であるインフルエンザを引き起こすウイルス。

ウイルスの分類上は「エンベロープを持つ、マイナス鎖の一本鎖RNAウイルス」として分類されるオルトミクソウイルス科に属する、A型インフルエンザウイルス、B型インフルエンザウイルス、C型インフルエンザウイルス、D型インフルエンザウイルスの4属4種を指す。ただし一般に「インフルエンザウイルス」と呼ぶ場合は、特にA型・B型のものを指し、その中でもさらにヒトに感染するものを意味する場合が多い。またヒト以外のインフルエンザウイルスは、それぞれ分離された動物の名前またはその略をつけて呼ばれるが、ヒトの場合は本項のように省略される。

本来はカモなどの水鳥を自然宿主として、その腸内に感染する弱毒性のウイルスであったものが、突然変異によってヒトの呼吸器への感染性を獲得したと考えられている。

1. 前史
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1.1. 近代まで
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インフルエンザと人類の関わりは古く、古代エジプト時代には既にこの感染症が知られていたことが記録に残っている。ただし、インフルエンザを科学的に判定できるようになったのは20世紀以降のことで、それ以前の実績については流行特性や症例などからの推定であり、インフルエンザウイルスによるものかどうかは確かではない。そのため「インフルエンザ流行が記録された事例」も文献により様々である。

古代ギリシャのヒポクラテスの記録『流行病』にもインフルエンザではないかとみられる記述がある。古代ローマのティトゥス・リウィウスも、震えと高熱、流行の早さといったインフルエンザの特徴を持つ病気を記録している。

日本の増鏡には、元徳元年に「シハブキヤミ」が流行したとの記録が残されており、これもインフルエンザである可能性が高い。

ヨーロッパでは1173年から1174年にかけてインフルエンザと思われる症状の流行が記録されており、これがインフルエンザの初めての記録とされることもある。

また、1510年にはイギリスのジョンストンが、症状と、マルタ - シチリア - イタリア - スペイン - フランス - イギリスという流行経路を記録し、これがヨーロッパにおける正確な記録の最初とされる場合がある。以後は記録が多くなり、特に大きかった流行としては1580年、1729-33年、1781-82年、1830-33年などが挙げられる。

1.2. 近代以降
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1876年のコッホによる炭疽菌の発見以降、様々な感染症についてその病原体が分離・発見されていったが、インフルエンザ病原体の発見は困難を極めた。

1889年から1900年にかけて、世界中でインフルエンザが大流行した。特に1889-1891年はヨーロッパ、アメリカで大流行した。ただし、症例からみて、いくつかの型が同時に流行した可能性がある。当時はまだヘマグルチニンとウイルス・ノイラミニダーゼによる区分は行われていなかったが、A型インフルエンザウイルスの内のH2N2亜型、H3N8亜型、H2N8亜型などであったと考えられている。ただし、この流行はインフルエンザではなく、ヒトコロナウイルスOC43によるものだったという仮説も主張されている。

1892年、北里柴三郎やリヒャルト・プファイファーがインフルエンザ患者の気道から病原体の候補となる細菌を分離し、//Haemophillus influenzae//と名付けたが、コッホの原則に基づいた証明には至らなかった。実際、歴史的経緯のため今も名前が残っているが、インフルエンザ菌は、疾病「インフルエンザ」の原因ではなかった。しかし、しばしばインフルエンザに続発した呼吸器感染症の原因となる。なお、当時はまだウイルス自体が認知されておらず、ディミトリ・イワノフスキーによってウイルスの存在が初めて報告されたのが、北里の発見と同じ1892年のことである。

1902年、イタリアのツェンテニとサボヌツィは、家禽ペストの原因がウイルスであることを証明した。これは世界で4番目に発見されたウイルスだったが、ヒトと症状が異なっていたこともあり、当時はA型インフルエンザウイルスであることまでは分からなかった。

1918年から1919年にかけて発生した、スペインかぜ<WtXmlEndTag />。

2. 培養と実験技術
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インフルエンザウイルスは、生きた細胞を使って培養する。今日では病原診断には培養細胞を、ワクチン株を作るには孵化鶏卵を用いる場合が多い。

培養細胞を使う場合には、まず培養細胞を増殖させ、トリプシンを使って細胞を液中に分散させる。その分散液の中に、インフルエンザ患者から咽頭拭い液などを使って採取した検体を入れることで、培養細胞にインフルエンザを感染させる。感染の進行は細胞を顕微鏡で見て確認する。培養細胞は増殖が早く、ウイルスへの耐性がある点で孵化鶏卵よりも優れている。ただし癌細胞と似た性質を持つため、安全上の理由から、孵化鶏卵を使う方法に比べて人体に接種するワクチンへの利用は難しい。安全性を確認した上でのワクチン製造への応用が研究されており、日本では2010年1月にノバルティスファーマからMDCK細胞を使ったインフルエンザワクチンが供試されている。

孵化鶏卵を使う場合には、インフルエンザ患者の咽頭拭い液などの検体を、細菌ろ過用のメンブレンフィルターを通した後、孵化鶏卵に注入する。遠心分離した検体を用いる場合もある。孵化鶏卵は卵齢8〜10日のものを用いる。尖った方を下にして、上部の殻を直径1cmだけ取り除き、注射器で羊膜腔や尿膜腔に注入し、開けた穴をテープで塞ぐ。48時間ほど培養し、羊水または尿液を採取して利用する。ただし高病原性ウイルスではニワトリ胎児がすぐに死んでしまい、この方法を用いることができないため大量培養は困難である。その場合、逆遺伝学の手法で毒性の弱い類似のウイルスを合成して使用する場合もある。

インフルエンザウイルスは、様々な動物の赤血球と試験管内で混合すると凝集する性質がある。これは血球凝集反応と呼ばれ、ウイルス表面のヘマグルチニンが赤血球表面の糖鎖と結合し、複数の赤血球同士を架橋させて大きな凝集体を作ることによる。この性質を利用して、ウイルスを段階稀釈したときにどこまで凝集するかを調べることで、原液に含まれていたウイルス濃度を算出できるため、インフルエンザウイルスの定量に用いられている。またHA反応はヘマグルチニンに対する中和抗体によって抑制されるため、一定量のウイルスを患者血清と反応させた後でHA反応の有無を検査すれば、その患者血清中に抗体が存在するかどうかを検査することが可能である。これを血球凝集阻止反応と呼ぶ。血清中の抗ウイルス抗体の濃度上昇は、そのウイルスによる感染が起きたことの証拠であるため、感染の有無を診断するための診断技術として用いられていた。ただし検査に時間がかかることから、迅速診断キットを使う方法に置き換えられている。さらにはリアルタイムPCR法などが使われることもある。

3. インフルエンザウイルスの技術的応用
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3.1. インフルエンザワクチン
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インフルエンザウイルスを人工的に培養して、インフルエンザに対するワクチンを作製することが可能であり、世界中でインフルエンザによる感染や重症化を予防するために利用されている。予防効果や日本における予防接種の実施などについてはインフルエンザの項を参照。

インフルエンザワクチンの作製は、孵化鶏卵を用いて行われ、目的とするウイルス株を孵化鶏卵に接種して増殖させ、それを精製することで行われる。これはインフルエンザワクチンが初めて作られた1940年代から一貫して行われている手法である。ただし、毒性が高いインフルエンザウイルスの場合、増殖中に孵化鶏卵を殺してしまう場合もあるので、その場合は逆遺伝学の手法を使って作った毒性が弱い類似のウイルスで代用することもある。

一般にワクチンは、

弱毒生ワクチン、
不活化全粒子ワクチン、
スプリットワクチン、に大別される。インフルエンザワクチンではこの3種類とも実用化されているが、2010年時点で日本国内で認可され、流通しているのはスプリットワクチンのみである。

弱毒生ワクチンのような生きた病原体を使う方法は、若干とはいえ感染が起こるため効果が強く、接種量が少なくて済むという利点がある。また、不活性化ワクチンがB細胞による液性免疫しか期待できないのに対し、生ワクチンはT細胞による細胞性免疫の効果も期待できる。反面、インフルエンザウイルスは変異しやすいため、作られたワクチンの効果や安全性の確認に時間がかかるという欠点がある。日本の厚生労働省は副作用の懸念が強いとしてインフルエンザの生ワクチンを認可していない。アメリカ合衆国ではフルミストなど認可された弱毒生ワクチンもある。

不活化処理には、ホルマリンなどを用いてウイルス粒子の構造を保持したまま不活化するものと、界面活性剤やジエチルエーテルなどでエンベロープを溶かしてビリオンを壊して不活化するものがあり、前者を全粒子ワクチン、後者をスプリットワクチンと呼ぶ。全粒子ワクチンは、発熱などの副作用が起こりやすいとされている。スプリットワクチンはそこからさらに一部の成分のみを抽出したものであり、不活化全粒子ワクチンよりも副作用が少ないとされるが、有効性も低い。

3.2. 遺伝子工学への応用
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A型インフルエンザウイルスのヘマグルチニン  は、早期から生化学分野で研究が進められたタンパク質である。このため遺伝子工学の分野でも早期から利用されてきた。

タンパク質の合成は、大腸菌などの生物を利用する場合がほとんどなので、できたものは目的のタンパク質とその他のタンパク質の混合物となることが多い。そこで、遺伝子工学の手法を使って、合成するタンパク質に、分離などがしやすくなるようなアミノ酸配列を組み入れて置くことが多い。それがタグペプチドである。タグペプチドは、そのタンパク質の機能そのものには大きな影響を与えず、サイズが小さいものが望まれる。

この目的のため、ヘマグルチニンに含まれる、9つのアミノ酸配列からなるペプチドをHAタグと呼んで利用する。HAタグを組み入れる手法は1988年にイリノイ大学のタイらにより報告され、以後利用されてきている。HAタグが付いたタンパク質は、抗原抗体反応を利用して精製することが可能である。同様なタグペプチドとしてFLAGタグ、Mycタグ、Hisタグ、GSTタグなどが開発されているが、HAタグはこれらと並んでよく利用されているものの1つである。

4. 脚注
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4.1. 注釈
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4.2. 出典
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5. 参考文献
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6. 関連項目
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インフルエンザ
トリインフルエンザ
SARSウイルス
ノイラミニダーゼ阻害薬
タミフル
リレンザ
ミスト散布 - 発生の抑止や死滅の対策として
エンドヌクレアーゼ阻害薬

7. 外部リンク
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