ポリオウイルス

ポリオウイルスのゲノムは、7,500～8,000ヌクレオチドからなる断片化されていない一本鎖RNAで表され、分子量は2.5MDです。ビリオンRNAの構成には、細胞内での挙動を決定する以下の特徴があります。

• コード配列は全長の約 90% を占めます。
• 5' 末端と読み取りフレームの始まりの間には、いわゆる 5' 非翻訳領域があり、これは RNA の長さの約 10% を占めます。この領域には 6 〜 12 個の AUG 開始コドンが含まれます。
• ポリオウイルスのゲノムRNAには5'末端にキャップが含まれず、代わりに小さなウイルス特有の糖タンパク質がRNAの5'末端に共有結合しており、翻訳前に細胞酵素によって切断されます。
• ウイルス粒子RNAの影響下では、細胞内でキャップ依存性翻訳の開始に必要なタンパク質因子の合成が抑制され、その結果、ウイルスタンパク質のキャップ非依存性翻訳が非常に活発に起こる。
• ポリオウイルスRNAの5'非翻訳領域には、キャップ非依存的な翻訳を可能にする特別な調節エレメントが含まれています。ウイルスの神経毒性とこの調節エレメントの活性度との間には相関関係が確立されており、この活性度は特に神経細胞におけるウイルスタンパク質の合成強度を決定します。

ウイルス粒子の質量は8～9MDです。ウイルスは球形をしており、対称性は立方体です。ウイルス粒子のカプシドは4つのタンパク質から構成され、それぞれ60コピーあります。VP1、VP2、VP3の3つはカプシドの外側表面を形成し、VP4は内側表面を形成するため、外側からは見えません。

ビリオンエンベロープは、各タンパク質を5分子ずつ含むため、ペンタマーと呼ばれる12のコンパクトな構造から形成されます。ペンタマーは山のように配置されており、頂上はVP1、底部はVP4で占められています。VP2とVP3タンパク質は交互に麓を囲んでいます。ビリオンゲノムは、中央の空洞にしっかりと閉じ込められています。エンベロープタンパク質は、宿主細胞受容体を認識し、それにビリオンを結合させ、細胞内にビリオンRNAを放出する役割を果たします。ビリオンには赤血球凝集特性はありません。ポリオウイルスが麻痺を引き起こす能力も、エンベロープタンパク質の1つに関連しているようです。これらのタンパク質は、ウイルスの免疫原性も決定します。抗原特性に応じて、ポリオウイルスはI、II、IIIの3つのタイプに分けられます。

ポリオウイルスI型はヒトに対する病原性が最も高く、すべての重大なポリオ流行はこの型によって引き起こされました。ポリオウイルスIII型は流行を引き起こす頻度が低い一方、ポリオウイルスII型は潜伏感染を引き起こす頻度が高くなります。

ウイルスの細胞内増殖。ウイルスと細胞の相互作用は以下の段階から構成されます。

• ウイルス吸着;
• 細胞内に侵入し、カプシドが破壊され、ゲノムRNAが放出されます。

VRNAは陽性であるため、ウイルス特異的タンパク質に直接翻訳されます。これらのタンパク質の一つである非構造タンパク質はRNAレプリカーゼであり、これが関与することでvRNAの複製は以下のスキームに従って進行します。

VRNA -> cRNA -> vRNA。

4つの構造タンパク質はすべて、最初は単一のポリペプチド鎖として合成され、その後、タンパク質分解のカスケードを経て、最終的にVP1～VP4の4つのタンパク質に分解されます。この分解はウイルスタンパク質自体によって触媒され、新たに形成されるビリオンの形成に必須です。新たに合成されたvRNAはカプシドに組み込まれ、ビリオンの形成が完了します。新しく合成されたビリオンは細胞外へ排出されます。細胞内では、1つのビリオンから最大15万個のビリオンが合成されます。

ロシア語で「ポリオミエリティス（poliomyelitis）」という言葉は、脳の灰白質の炎症を意味します（ギリシャ語の「ポリオス（polios）」は「灰色」、ミエリティス（myelitis）は「脊髄の炎症」を意味します）。実際、ポリオウイルスの最も重要な生物学的特性は神経組織への親和性であり、脊髄の灰白質の運動細胞に作用します。

ポリオの病因と症状

ポリオの感染経路は、咽頭、胃、腸の粘膜です。これらの部位でウイルスの一次増殖が起こるため、感染後数日で咽頭粘液や便中にウイルスが検出されます。上皮細胞で増殖した後、ウイルスは所属リンパ節を通過し、血液中に侵入します。つまり、消化管感染期に続いて、病原体の血行性播種を伴うウイルス血症が発生します。これらの2つの段階では、ポリオの症状は通常は現れません。まれに、ウイルス血症に一時的な発熱と軽度の倦怠感を伴うことがあります。これはいわゆる「軽症」の症状であり、回復と感染後免疫の形成で終了します。しかし、ポリオウイルスは血液脳関門を通過して中枢神経系に侵入し、「重症」の疾患を発症する可能性があります。ウイルスによって脊髄前角の運動ニューロンが死滅し、骨格筋麻痺を発症します。その結果、患者は死亡するか、生涯にわたって障害が残ります。

ポリオには主に 4 つの臨床形態があります。

• 不完全（軽い病気）
• 非麻痺性（髄膜性）、漿液性髄膜炎として現れる;
• 麻痺した;
• 不透明な（隠れた）。

麻痺型は、病変の位置に応じて、脊髄麻痺、延髄麻痺、橋麻痺、およびその他のよりまれな型に分類されます。

ポリオの経過は、感染量の大きさ、ウイルスの神経毒性の程度、そして病原体の免疫状態によって決定されます。病変は脊髄前角（最も多くみられるのは腰椎伸展部）、延髄網様体および橋の運動細胞、小脳、大脳皮質の運動野および運動前野に認められます。

ポリオに対する免疫

病気が治った後（潜伏状態を含む）、ウイルスを中和する抗体と免疫記憶細胞によって、強力な生涯にわたる免疫が残ります。

ポリオの疫学

感染源はヒトのみです。ウイルスは上気道の粘膜上皮組織およびリンパ組織で増殖しますが、カタル現象がないため、空気感染は大きな役割を果たしません。主な感染経路は糞口感染です。ウイルスは潜伏期の終わり（最後の3～7日間）から発症40日目まで、場合によっては数か月間、糞便とともに大量に排出されます。

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ポリオ治療

急性ポリオの治療は包括的であり、病期と病型を考慮して行う必要があります。麻痺型の場合は、早期に整形外科的治療を受けることが特に重要です。ポリオ治療における最も重要な点は、正しい体操を長期間続けることです。呼吸器疾患のある患者は、専門の訓練を受けた医師による特別な監督下に置く必要があります。ポリオに特効薬はありません。

ポリオの特異的予防

20世紀半ばまでに、ポリオは恐ろしい流行病となり、数千人から数万人が定期的に罹患し、そのうち約10%が死亡し、40%が生涯にわたる麻痺に苦しみました。この病気に対する唯一の確実な武器は、ポリオワクチンと、それを用いた集団免疫の獲得だけでした。そのためには、必要な量のウイルスを蓄積させる方法を開発する必要がありました。そして、科学者の粘り強い努力はついに実を結びました。1940年代後半から1950年代初頭にかけて、単層細胞培養（まず一次トリプシン処理を行い、その後移植）を得る方法が開発され、ウイルスの増殖に広く利用されるようになりました。こうして、ポリオワクチンを開発するための現実的な条件が整いました。細胞培養を得る方法の開発は、ウイルス学の発展にとって非常に重要であったことは特筆に値します。 20 世紀の 50 年代には、ポリオに対する 2 つのワクチンが開発されました。

• J. Salk のホルムアルデヒド不活化ワクチン。
• A. セビンのポリオウイルス I、II、III 型の弱毒化株からの生ワクチン。

我が国では、1950年代に初めて生ワクチンの大量生産に成功しました。直ちに（1959年以降）、このワクチンを用いた小児ポリオの集団予防接種が開始されました。不活化ワクチンと生ワクチンの両方が非常に効果的ですが、我が国では生ワクチンが好まれています。これは、腸管上皮細胞で増殖するワクチン株が外部環境に放出され、集団で循環して野生株のポリオウイルスを駆逐するためです。WHOの勧告によると、ポリオの予防接種は義務付けられており、生後3か月から16歳まで実施されます。生ワクチンは極めてまれではあるものの、合併症を引き起こすため、現在は不活化ソークワクチンによる予防接種が推奨されています。既存のワクチンの助けにより、世界のすべての国におけるポリオの発生を孤立した症例にまで減らすことができ、また減らすべきである。すなわち、ポリオを大幅に減らすことが可能になった。