病態獣医学 ＞ 微生物学 ＞ ウイルスの増殖と変異
ウイルスは自分だけでは増えられず、細胞の中で細胞のしくみを借りて増えます。国家試験では、ウイルスの増え方、変わり方（抗原変異）、長く体に残るしくみ、そしてウイルスを見つける検査法が問われています。
本記事では、「どう増えるか → どう変わるか → どう体に残るか → どう見つけるか」の順に整理しました。
過去の出題では、次の形式が問われています。
- 性状：ウイルスの増殖のしかた、分節ゲノム、抗原変異
- 検査法：ウイルスの分離と同定、抗体の検出法
- ウイルスの増殖の6つの段階
- エンベロープのあるウイルスは出芽、ないウイルスは細胞を壊して出ること
- RNAウイルスが変異しやすい理由
- インフルエンザの抗原ドリフトと抗原シフト
- 潜伏感染・持続感染の違い
- 細胞変性効果、封入体、赤血球凝集などの検出法
1. ウイルスの増殖の6つの段階
- 吸着：ウイルスの表面のタンパク質が、細胞の表面の受容体に結合する。受容体をもつ細胞にしか感染できないため、どの動物のどの臓器に感染するかがここで決まる
- 侵入：細胞に取り込まれる（エンドサイトーシス）か、エンベロープが細胞膜と融合して中に入る
- 脱殻：殻（カプシド）が外れ、ゲノムが細胞の中に出る
- 複製：ゲノムを複製し、ウイルスのタンパク質をつくる。DNAウイルスの多くは核で、RNAウイルスの多くは細胞質で増える
- 組み立て：ゲノムとタンパク質が集まって、新しいウイルス粒子になる
- 放出：エンベロープのあるウイルスは、細胞膜を包みながら出ていく（出芽）。そのためエンベロープは宿主の細胞膜に由来する。エンベロープのないウイルスは、多くが細胞を壊して出ていく
1-1. ゲノムの形と複製
- プラス鎖RNA：ゲノムがそのままmRNAとして働く。そのため、ゲノムのRNAだけを細胞に入れても感染が起こる
- マイナス鎖RNA：粒子の中に持ち込んだRNAポリメラーゼでmRNAをつくる
- レトロウイルス：逆転写酵素でRNAからDNAをつくり、宿主の染色体に組み込む
1-2. 例外
DNAウイルスなのに細胞質で増えるポックスウイルスとアスファウイルス、RNAウイルスなのに核で増えるオルトミクソウイルス（インフルエンザ）とレトロウイルスが、例外として問われます。
2. ウイルスの変異
2-1. RNAウイルスが変異しやすい理由
RNAを複製する酵素には、写し間違いを直す校正の機能がないため、RNAウイルスは増えるたびに多くの変異が入ります。変異が多いことで、ワクチンや免疫から逃れる株が生まれやすくなります。
2-2. 抗原ドリフトと抗原シフト（インフルエンザ）
- 抗原ドリフト：遺伝子の小さな変異が積み重なり、HAやNAの形が少しずつ変わる。毎年の流行の原因になる
- 抗原シフト：2種類のインフルエンザウイルスが同じ細胞に感染したとき、8本の分節が入れ替わって（遺伝子再集合）、HAやNAがまったく新しい型のウイルスが生まれる。人も動物も免疫をもたないため、大流行の原因になる。豚は鳥と人の両方のウイルスに感染しうるため、再集合が起こる場になりうる
抗原シフトは、ゲノムが分節に分かれているから起こります。分節ゲノムをもつウイルス（オルトミクソ、レオ、ブニヤウイルス目など）の特徴として問われます。
3. 体に長く残るしくみ
- 潜伏感染：ウイルスが増えずに細胞の中に潜み、ときどき再活性化してウイルスを出す。ヘルペスウイルスが代表
- 持続感染：ウイルスが出され続ける。牛ウイルス性下痢では、胎子期に感染した子牛がウイルスを異物と認識できず（免疫寛容）、一生ウイルスを出し続ける
- レトロウイルスの感染：宿主の染色体に組み込まれたプロウイルスとして生涯残る。馬伝染性貧血では、発熱と貧血の発作が繰り返される
4. ウイルスの培養と検出
4-1. 培養
- 培養細胞：ウイルスが増えると、細胞が丸くなってはがれる、細胞どうしが融合して合胞体をつくる（パラミクソ、ヘルペス）といった細胞変性効果が見られる
- 発育鶏卵：インフルエンザやニューカッスル病のウイルスは尿膜腔で、ポックスウイルスは漿尿膜で増やす（ポックと呼ばれる病変をつくる）
4-2. 封入体
- 核内封入体：ヘルペス、アデノ、パルボなど、核で増えるDNAウイルス
- 細胞質内封入体：ポックス、狂犬病（ネグリ小体）など
- 核内と細胞質内の両方：犬ジステンパー
4-3. 検出と抗体の検査
- 赤血球凝集（HA）と赤血球凝集抑制試験（HI）：インフルエンザやニューカッスル病のウイルスは赤血球を凝集させる。血清の抗体がこの凝集を止めるかどうかで抗体を調べる
- 中和試験：血清の抗体がウイルスの感染力を失わせるか（細胞変性効果を防ぐか）を調べる。感染を防ぐ抗体を直接測れる
- ELISA：酵素の発色で抗原や抗体を検出する。多数の検体を調べるのに向く
- 蛍光抗体法：蛍光色素をつけた抗体で、組織や細胞の中の抗原を見る。狂犬病の診断などに使う
- PCR・RT-PCR：ウイルスの遺伝子を増やして検出する。RNAウイルスでは、まず逆転写してDNAにしてから増やす（RT-PCR）
5. ウイルスの増殖と変異で国家試験に狙われるポイント
- 増殖：吸着（受容体で宿主と臓器が決まる）→ 侵入 → 脱殻 → 複製 → 組み立て → 放出（エンベロープありは出芽、なしは細胞の破壊）
- 例外：ポックスとアスファは細胞質、オルトミクソとレトロは核
- プラス鎖RNA：ゲノムだけで感染性がある
- 変異：RNAウイルスは校正の機能がなく変異しやすい。抗原ドリフトは小さな変異の積み重ね、抗原シフトは分節の再集合
- 体に残る：ヘルペスの潜伏感染、牛ウイルス性下痢の持続感染（免疫寛容）、レトロのプロウイルス
- 封入体：核内（ヘルペス・アデノ・パルボ）、細胞質内（ポックス・狂犬病のネグリ小体）、両方（ジステンパー）
- 検査：HAとHI、中和試験、ELISA、蛍光抗体法、PCRとRT-PCR
6. ウイルスの増殖と変異の確認問題
Q1. ウイルスがどの動物のどの臓器に感染するかが、増殖のどの段階で決まるか。その理由とともに述べよ。
A. 吸着の段階。ウイルスは細胞の表面の受容体に結合して感染するため、その受容体をもつ動物や臓器の細胞にしか感染できないから。
Q2. エンベロープのあるウイルスのエンベロープは、どこに由来するか。
A. 宿主の細胞膜。ウイルスが細胞から出ていくとき、細胞膜を包みながら出芽するため。
Q3. インフルエンザウイルスの抗原ドリフトと抗原シフトの違いを述べよ。
A. 抗原ドリフトは遺伝子の小さな変異が積み重なってHAやNAが少しずつ変わること。抗原シフトは、2種類のウイルスが同じ細胞に感染したときに分節ゲノムが入れ替わり（遺伝子再集合）、まったく新しい型のHAやNAをもつウイルスが生まれること。
Q4. 牛ウイルス性下痢の持続感染牛が生まれるしくみを述べよ。
A. 胎子期にウイルスに感染すると、免疫が未熟な胎子はウイルスを異物と認識できず（免疫寛容）、生まれたあとも一生ウイルスを出し続ける持続感染牛になる。
Q5. 赤血球凝集抑制試験（HI）で何を調べるか。
A. 血清中の抗体。赤血球を凝集させるウイルスに血清を加え、抗体がその凝集を止めるかどうかで、ウイルスに対する抗体の有無と量を調べる。
関連コンテンツ
理解度チェック
- カードゲーム「DNAか、RNAか」 — ウイルスのゲノムの種類を繰り返し確認できます。
- カードゲーム「ウイルスエンベロープ」 — エンベロープの有無を繰り返し確認できます。
詳細な解説
- 分野別まとめ：微生物学 — 病原体の5つのグループと、ウイルスの科の見分け方を整理しています。
- RNAウイルスの科と代表的な病気 — インフルエンザや牛ウイルス性下痢のウイルスを扱います。
- 分野別まとめ：免疫学 — 抗体の検査と免疫寛容の背景を整理しています。
参考文献
- 獣医微生物学 文永堂出版
- 獣医伝染病学 近代出版
- 動物病理学各論 文永堂出版
- 農林水産省 獣医師国家試験（公式）