ウイルスとは？定義・構造・感染経路・予防と治療をわかりやすく解説

ウイルスとは何かを定義から構造・感染経路、予防・治療まで図解とやさしい例でわかりやすく解説。感染対策や最新治療も紹介。

著者: Leandro Alegsa

07-12-2025 23:27

ウイルスは、生物に感染して病気を引き起こすことができる微小な寄生虫のような存在です。ウイルスは、他の生物の細胞内で自分自身のコピーを作ることによってのみ増殖できます。基本的には核酸（遺伝情報）と、その核酸を包むタンパク質の被膜（カプシド）から構成されます。核酸は多くの場合RNAですが、DNAを遺伝子に持つウイルスもあります。ウイルスはポリオやポリオ、エボラ、肝炎など、さまざまな病気を引き起こすことができます。ウイルスの研究分野はウイルス学は、ウイルスの研究と呼ばれます。

ウイルスの構造と種類

ウイルスは非常に小さく、一般に電子顕微鏡がなければ観察できません。基本構造は以下のとおりです。

核酸コア：RNAまたはDNAを含む遺伝情報。
カプシド：核酸を保護するタンパク質の殻（タンパク質のコート）。
エンベロープの有無：一部のウイルスは宿主の細胞膜由来の外膜を持ち、これをエンベロープ・ウイルスと呼びます。エンベロープは脂質からできており、膜タンパク質を介して宿主細胞への侵入を助けます（後述）。

ウイルスは形や大きさ、遺伝子の種類（RNA型かDNA型か）、エンベロープの有無などで分類されます。例えば、インフルエンザやHIVのようにエンベロープを持つもの、バクテリオファージのように細菌に特化したものなど多様です。

増殖（複製）のしくみ

ウイルスは自力で代謝や増殖を行うことができないため、宿主の細胞に依存します。一般的な複製の流れは次の通りです。

付着（アタッチメント）— ウイルス表面のタンパク質が宿主の受容体に結合する。
侵入（エントリー）— 真核生物の細胞ではウイルスのタンパク質コートが特定の細胞膜受容体を介して細胞内に取り込まれます。原核生物（細菌）に感染する一部のウイルス（バクテリオファージはなど）は、核酸鎖を物理的に宿主細胞に注入します。
脱殻と遺伝情報の発現 — ウイルス核酸が露出し、宿主の翻訳・複製機構を利用してウイルス遺伝子の発現と複製が行われる。
組み立て — 新しく合成された核酸とカプシドが組み合わされて新しいウイルス粒子が形成される。
放出 — 細胞の溶解（溶解）や、エンベロープを獲得して出芽することで新しいウイルスが放出され、他の細胞に感染する。

ウイルスは宿主細胞を乗っ取ることで増殖するため、「自由に生きている」状態では増殖できません。そのため「生物か非生物か」という議論が長年続いています。

感染経路

ウイルスの感染経路は多岐にわたります。主な経路は以下の通りです。

飛沫感染・空気感染：咳やくしゃみによる飛沫や小粒子（エアロゾル）を介して広がる（例：インフルエンザ、麻疹）。
接触感染：感染者や汚染物に触れた手を介して粘膜にウイルスが入る。
経口感染：汚染された食品・水を介して感染する（例：一部の肝炎ウイルス、ノロウイルス）。
血液・体液を介する感染：輸血、注射器の使い回し、性的接触など（例：HIV、C型肝炎）。
ベクター（媒介動物）：蚊やダニなどが媒介する（例：デング熱、黄熱）。
垂直感染：妊娠中や分娩、授乳を通じて母子間で感染する場合。

免疫と病気の経過

動物でのウイルス感染は通常、宿主の免疫反応を引き起こします。多くの場合、自然免疫および獲得免疫が働き、感染を制御・排除します。免疫反応を人工的に誘導するのがワクチンもで、ワクチンは特定のウイルスに対して獲得した免疫を与えます。

しかし一部のウイルスは免疫系を回避・抑制したり、宿主細胞の遺伝子に組み込まれて長期潜伏（潜在感染）や慢性感染を引き起こします。代表的なのがHIVや一部の肝炎のウイルスです。また、ウイルスは変異により抗体が効きにくくなることがあり、これが季節性インフルエンザのような問題の一因となります。

診断と治療

診断には、ウイルス遺伝子検出（PCRなど）、抗原検査、抗体検査、培養などが用いられます。早期に正確な診断を行うことが感染拡大防止と適切な治療に重要です。

抗生物質は細菌に対して有効であり、抗生物質はウイルスには効果がありません。ウイルス感染に対しては以下のような対応が行われます。

対症療法（解熱、鎮痛、水分補給など）
抗ウイルス薬：一部のウイルスには有効な核酸アナログやプロテアーゼ阻害薬などがあり、病状の進行を抑える目的で用いられる（例：インフルエンザ治療薬、抗HIV薬など）。
免疫療法：免疫グロブリン製剤やモノクローナル抗体など。
予防：ワクチン接種、衛生管理、手洗い、マスクの着用、院内感染対策など。

特殊なウイルスと重要な特徴

いくつかの特殊なウイルスの特徴を示します。

バクテリオファージ：バクテリオファージは細菌に感染するウイルスで、核酸を細菌細胞に注入する独特の感染様式を持ちます。
エンベロープ・ウイルス：エンベロープ・ウイルスは、宿主の細胞膜を利用して外膜（脂質二重層）を獲得します。外膜は感染や免疫回避に関与し、消毒液（アルコール等）で壊れやすい一方、環境での持続性は裸ウイルスと異なります。外膜を持つ代表例としてインフルエンザやHIVのようなウイルスがあります。
感染性の粒子で、多くの種類の病気を引き起こす（感染性のことが多い）。
核酸コアがRNAまたはDNAを含み（RNA／DNA）、保護タンパク質のコートに囲まれている。

予防のポイント（個人と社会）

ワクチン接種：予防効果が高く、公衆衛生上重要。定期接種や推奨接種を確認する。
基本的な衛生習慣：手洗い、咳エチケット、適切な換気。
感染が疑われる場合の行動：外出を控える、医療機関へ相談する、検査を受ける。
環境消毒：適切な消毒剤を用いる（ウイルスの種類により有効な消毒方法が異なる）。
医療体制と監視：早期検出・情報共有・ワクチン普及が流行抑制に有効。

まとめ

ウイルスは非常に小さく単純な構造をしていますが、人や動物、植物、細菌など幅広い宿主に感染し、さまざまな病気を引き起こします。感染経路やウイルスの性質を理解することで、予防・診断・治療が可能になります。ウイルスに対する研究（学は、ウイルスの研究）は、ワクチンや治療薬の開発、公衆衛生対策の基盤として重要です。

ゲノム

ウイルス間のゲノム多様性
プロパティ	パラメータ
核酸	ＲＮＡディーエヌエー RNAとDNAの両方（ライフサイクルの異なる段階で
形状	リニア円形セグメント別
迷走	一本鎖二本鎖一本鎖の領域を有する二本鎖
感覚	正の意味(+) 否定的な意味(-) アンビセンス(+/-)

ウイルスには多くのゲノム構造があります。グループとしては、植物、動物、古細菌、細菌よりも構造的なゲノムの多様性を持っています。数百万種類のウイルスが存在するが、そのうち詳細に記述されているのは約5,000種類にすぎない。⁴⁹

ウイルスはRNAとDNAのどちらかの遺伝子を持っており、それぞれRNAウイルス、DNAウイルスと呼ばれています。ウイルスの大部分はRNAゲノムを持っています。植物ウイルスは一本鎖RNAゲノムを持つ傾向があり、バクテリオファージは二本鎖DNAゲノムを持つ傾向があります。^96/99

ウイルス複製サイクル：1-付着、2-浸透、3-コーティング、4-合成（4a-転写、4b-翻訳、4c-ゲノム複製）、5-アセンブリー、6-放出

複製サイクル

ウイルスは細胞を持たないため、細胞分裂を経て増殖することはありません。その代わりに、宿主細胞の機械や代謝を利用して自分自身のコピーをたくさん作り、細胞内で集合（まとめて）します。

ウイルスのライフサイクルは種によって大きく異なるが、ウイルスのライフサイクルには6つの基本的な段階がある:^75/91

アタッチメントは、ウイルスのキャプシドタンパク質と宿主細胞表面の特定の受容体との間の特異的な結合である。
侵入は、付着に続いて行われる。ウイルス（単一のウイルス粒子）は、受容体媒介のエンドサイトーシスまたは膜融合を介して宿主細胞に侵入する。これはしばしばウイルスの侵入と呼ばれる。
植物や真菌の細胞の感染は、動物の細胞の感染とは異なります。植物はセルロース
でできた
硬い細胞壁を持ち、真菌はキチンでできた細胞
壁を持っています。つまり、ほとんどのウイルスは、力ずくでしか細胞内に入ることができないのです。^{70 例えば、}ウイルスが植物の樹液を餌とする昆虫ベクターに乗って移動すると、細胞壁にダメージを与えると、植物は細胞壁を破壊し、細胞壁を破壊することができなくなります。細胞壁にダメージを与えると、ウイルスは侵入することができます。
バクテリアは、植物と同じように、ウイルスが細胞に感染するためには、細胞壁を通過しなければならない強い細胞壁を持っています。しかし、細菌の細胞壁は植物の細胞壁よりもはるかに薄く、一部のウイルスは、ウイルスのキャプシドが外に残っている間に、そのゲノムを細胞壁を越えて細菌の細胞に
注入するメカニズムを持っています。⁷¹
コーティング解除は、ウイルスのキャプシドが除去されるプロセスである。これは、ウイルス酵素や宿主酵素による分解、または単純な解離によって行われることがあり、最終的にはウイルス核酸が放出されます。
ウイルスの複製は、ゲノムの増殖を伴います。これには通常、「初期」遺伝子からのウイルスメッセンジャーRNA（mRNA）の産生が必要となります。これは、より大きなゲノムを持つ複雑なウイルスの場合には、1つまたはそれ以上のmRNA合成のラウンドに続いて行われることがあります：「後期」遺伝子の発現は、構造タンパク質またはウイルスタンパク質です。
ウイルス粒子の構造が介在する自己組織化に続いて、タンパク質のいくつかの修飾がしばしば発生します。HIVなどのウイルスでは、この修飾（成熟と呼ばれることもある）は、ウイルスが宿主細胞から放出された後に起こります。
ウイルスは、その膜と細胞壁を破裂させて細胞を殺すプロセスである溶解によって、宿主細胞から放出されることができます。これは、多くの細菌や動物のウイルスの特徴です。
いくつかのウイルスでは、ウイルスゲノムは遺伝子組み換え
によって宿主の染色体の特定の場所に
置かれます。ウイルスゲノムは「プロウイルス」として知られていますが、バクテリオファージの場合は「プロファージ」と呼ばれています。⁶⁰
宿主が分裂するたびに、ウイルスゲノムも複製されます。ウイルスゲノムは宿主内ではほとんど沈黙していますが、ある時点でプロウイルスやプロファージが活性ウイルスを発生させ、
宿主細胞を溶かす
ことがあります。
エンベロープは、宿主の形質膜を改変したものである。^185/7

遺伝物質と複製

ウイルス粒子内の遺伝物質、およびその物質が複製される方法は、ウイルスの種類によって大きく異なります。

ＲＮＡウイルス

複製は通常、細胞質で行われます。RNA ウイルスは、その複製の様式によって 4 つの異なるグループに分類されます。すべてのRNAウイルスは、独自のRNAレプリカーゼ酵素を用いてゲノムのコピーを作成しています。⁷⁹

ディーエヌエーウイルス

ほとんどのDNAウイルスのゲノム複製は、細胞の核で行われます。ほとんどのＤＮＡウイルスは、宿主細胞のＤＮＡ、ＲＮＡ合成機械、ＲＮＡ処理機械に完全に依存しています。より大きなゲノムを持つウイルスは、この機械の多くを自らコードしている可能性があります。真核生物では、ウイルスゲノムはこの機械にアクセスするために細胞の核膜を越えなければなりませんが、細菌では細胞内に入るだけで済みます。⁵⁴⁷⁸

ウイルスの逆転写

RNAゲノムを持つ逆転写ウイルス（レトロウイルス）は、ゲノム複製の際にDNA中間体を利用します。DNAゲノムを持つもの（パラレトロウイルス）は、ゲノム複製の際にRNA中間体を使用します。これらのウイルスは、逆転写酵素を阻害する抗ウイルス薬の影響を受けやすい。第一のタイプの例としては、レトロウイルスであるHIVがあります。第二型の例は、B型肝炎ウイルスを含むヘパドナビル科である。^88/9

この偽色透過電子顕微鏡写真は、インフルエンザウイルス粒子、または「ウイルス」の超構造の詳細を示しています。インフルエンザウイルスは一本鎖のRNA生物です。

宿主の防御機構

生得的な免疫システム

ウイルスに対する身体の最初の防御ラインは、自然免疫システムです。この免疫系には、感染から宿主を守る細胞やその他のメカニズムがあります。自然免疫系の細胞は、一般的な方法で病原体を認識し、反応します。

RNA 干渉は、ウイルスに対する重要な生得的防御である。多くのウイルスは、二本鎖RNA（dsRNA）を含む複製戦略を持っています。このようなウイルスが細胞に感染すると、そのRNA分子を放出します。ダイサーと呼ばれるタンパク質複合体がそれにくっつき、RNAを細かく刻んでいきます。すると、RISC複合体と呼ばれる生化学的な経路が立ち上がります。これがウイルスのmRNAを攻撃し、細胞は感染を免れます。

ロタウイルスは、細胞内のコーティングを完全に解除せず、粒子内部のキャプシドの細孔から新たに生成された mRNA を放出することで、この現象を回避します。ゲノムdsRNAは、ウイルスのコアの内部で保護されたままです。

インターフェロンの産生は、重要な宿主防御機構です。これは、ウイルスが存在するときに体内で生成されるホルモンです。免疫におけるインターフェロンの役割は複雑で、最終的には感染した細胞とその近傍の細胞を殺すことでウイルスの繁殖を阻止します。

適応型免疫システム

脊椎動物には、第二の、より特異的な免疫システムがあります。これは適応免疫システムと呼ばれています。ウイルスに遭遇すると、ウイルスと結合して非感染性にする特異的な抗体を産生します。重要なのは2種類の抗体です。

1つ目のIgMと呼ばれるものは、ウイルスを中和するのに非常に効果的ですが、免疫系の細胞によって数週間しか産生されません。第二のIgGと呼ばれるものは、無期限に産生される。宿主の血液中にIgMが存在すると急性感染の検査に使用されますが、IgGは過去のある時期に感染したことを示します。IgG抗体は、免疫の検査を行う際に測定されます。

もう一つの脊椎動物のウイルスに対する防御は、細胞媒介免疫である。これには、T細胞と呼ばれる免疫細胞が関与しています。体内の細胞は常に細胞表面にタンパク質の短い断片を表示しており、T細胞がそこに疑わしいウイルスの断片を認識すると、キラーT細胞によって宿主細胞が破壊され、ウイルスに特異的なT細胞が増殖します。マクロファージなどの細胞は、この抗原提示の専門家である。

免疫システムの回避

すべてのウイルス感染が防御免疫反応を起こすわけではありません。これらの難治性ウイルスは、隔離（隠蔽）、抗原提示の阻止、サイトカイン抵抗性、ナチュラルキラー細胞活性の回避、アポトーシス（細胞死）からの逃避、抗原性シフト（表面タンパク質の変化）によって免疫制御を回避します。HIVは、ウイルスの表面にあるタンパク質のアミノ酸配列を絶えず変化させることで、免疫システムから逃れています。神経刺激性ウイルスと呼ばれる他のウイルスは、免疫系が到達できない場所に神経に沿って移動します。

2種類のロタウイルス：右のものは抗体でコーティングされていて、細胞に付着して感染するのを止めている。

進化

ウイルスは六王国のいずれにも属していません。感染の時点までは活動していないので、生物として分類されるための条件をすべて満たしていません。しかし、それはあくまでも口頭での指摘に過ぎません。

明らかに、その構造と動作様式は、他の生物から進化したことを意味し、多くの内寄生虫では正常な構造が失われています。生命の進化の歴史におけるウイルスの起源は明らかではありません。プラスミド（細胞間を移動できるDNAの断片）から進化したものもあれば、細菌から進化したものもあります。進化において、ウイルスは遺伝子の多様性を高める水平移動の重要な手段となっています。

最大ウイルス

大型のウイルス群がアメーバに感染する。最大のものはピトウイルスです。大きさの順に他のものはPandoravirus、次にMegavirus、そしてMimivirusです。これらはいくつかの細菌よりも大きく、光顕微鏡で見ることができます。

用途

ウイルスは細胞生物学の分野で広く使われています。遺伝学者は、研究している細胞に遺伝子を導入するためのベクターとしてウイルスを使用することが多い。これは、細胞に異物を作らせたり、ゲノムに新しい遺伝子を導入した場合の効果を研究するのに便利です。東欧の科学者たちは、抗生物質の代替としてファージ療法をしばらくの間使用してきましたが、現在、いくつかの病原性細菌に見られる高いレベルの抗生物質耐性を理由に、このアプローチへの関心が高まっています。

質問と回答

Q:ウイルスとは何ですか?

A:ウィルスは電子顕微鏡でしか見ることのできない小さな寄生虫です。RNAやDNAなどの核酸をタンパク質で覆っています。

Q:ウイルス学は何を研究しているのですか?

A:ウイルス学は、ウイルスとそれが生物に及ぼす影響について研究する学問です。

Q:ウイルスはどのように繁殖するのですか?

A:ウイルスは、その核酸鎖を原核生物または真核生物の細胞の中に入れることによって繁殖する。そして、RNAやDNAが細胞内の機構を支配して、自分自身のコピーやタンパク質の外被を複製し、その後、破裂して新しく作られたウイルスを拡散させるのです。

Q:自由に生きているウイルスはあるのですか?

A:いいえ。すべてのウイルスは、繁殖するために他の生き物の中に住む必要がある寄生虫です。

Q:どのような種類の病気がウイルスによって引き起こされるのですか?

A:ウイルスは、ポリオ、エボラ出血熱、肝炎など多くの種類の病気を引き起こす可能性があります。

Q:ワクチンはどのようにウイルス感染に作用するのですか?

A:ワクチンは、特定のウイルス感染に対して人工的に免疫を獲得するものですが、一部のウイルス（エイズやウイルス性肝炎の原因ウイルスなど）は、この免疫反応から逃れ、慢性的な感染を引き起こすことが分かっています。

Q:抗生物質はウイルスに効くのですか?

A:いいえ、抗生物質はウイルスに効きませんが、ウイルスに効く薬もあります。

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