プリオン: 神経変性疾患を引き起こす蛋白質性感染因子

特徴と作用機序

プリオンは、本来は正常に折りたたまれた宿主タンパク質が、自律的に増え続ける異常な折りたたみ構造を取ることで生じる。哺乳類でしばしばPrP^Cと呼ばれる正常な細胞型はアルファヘリックス構造に富み、疾患関連型はベータシートに富んで不溶性の凝集体を作りやすい。この二次構造の変化、すなわちアルファヘリックスからベータシートへの移行が、異常タンパク質が正常型を次々と異常状態へ変換できる性質の基盤となる。

• 核酸を持たず、遺伝子の複製ではなく、鋳型となる立体構造の変化によって増殖する。
• 誤って折りたたまれたプリオンタンパク質は、熱や多くのプロテアーゼ、一般的な消毒薬に対してしばしば耐性を示し、除染を難しくする。
• プリオンは主に脳やほかの神経組織を損傷し、特徴的なスポンジ状（海綿状）の病変を生じさせる。

疾患と例

哺乳類では、プリオン感染は総称して伝達性海綿状脳症と呼ばれる一群の病態を引き起こす。これには、羊のスクレイピー、牛海綿状脳症（BSE、いわゆる「狂牛病」）、シカやヘラジカの慢性消耗病など、家畜や野生動物にみられる古典的な病気が含まれる。ヒトではクロイツフェルト・ヤコブ病や関連症候群と結び付けられ、歴史的には特定の集団で観察されたクールーとも関連していた。これらは総称して海綿状脳症と呼ばれることもある。

歴史、発見、研究

プリオン仮説は、従来の病原体では説明できない感染性の神経変性を説明するために提案された。この考えは当初論争を呼んだが、生化学的・遺伝学的研究によって徐々に支持を得た。分子生物学と生物物理学の集中的な研究により、プリオンの構造や伝播の多くの側面が明らかになってきた。一方で、より単純な生物である酵母でもタンパク質に基づく遺伝が起こり、プリオン様状態が病気を起こさずに細胞の生理を変化させうることも示されている。

伝播、診断、公衆衛生

伝播経路はさまざまで、汚染された組織の摂取、医療器具や移植組織を介した医原性曝露、プリオンタンパク質をコードする遺伝子の変異による遺伝が知られている。プリオン病は一般に長い潜伏期間をもち、進行性の神経学的低下を示し、最終的には致死的である。診断は臨床評価、神経画像、異常プリオンの種や代替マーカーを検出する検査、そして神経病理学による確定診断に依拠する。治療法がないため、対策は監視、感染の可能性がある材料の安全な取り扱い、そして交差伝播を防ぐ措置に重点が置かれる。

顕著な相違点と継続する課題

プリオンは、核酸なしで感染すること、通常の滅菌処理に対する異例の耐性を示すこと、そして情報がタンパク質の立体構造に符号化されうることから特異である。現在も、鋳型依存的な誤折りたたみの正確な分子段階、種の壁を左右する要因、プリオンの種を検出・無力化する戦略などが研究されている。より広い概説や資料は、基本的な説明や、神経病理学の情報源、あるいは神経生物学のコレクションを通じて参照できる分子レビューを参照するとよい。

さらに詳しい読み物や監視情報は、科学レビューや公衆衛生機関から得られる。焦点を絞った解説や要約の例としては、海綿状疾患の要約、動物プリオン病に関する研究リポジトリ、クールーのような歴史的症例研究、そしてタンパク質の折りたたみと構造に関する二次構造の技術ページがある。現在の実験技術や、より深い機構研究については、分子生物学の手法に関するページを参照。