レトロウイルスとヒト免疫不全ウイルス

レトロウイルスは、DNA中間体を介して複製するRNAウイルスです。逆転写酵素を用いてRNAゲノムをDNAに転写し、そのDNAがプロウイルスとして宿主染色体に組み込まれます。1970年に発見されたこの特異な戦略は、レトロウイルス科を特徴づけ、エイズの原因であるヒト免疫不全ウイルス（HIV）やヒトT細胞白血病ウイルス（HTLV）の生物学的基盤となっています。

Definition

レトロウイルスは、レトロウイルス科に属するエンベロープを持つ一本鎖RNAウイルスであり、ゲノムを二本鎖DNAに逆転写し、それがプロウイルスとして宿主ゲノムに組み込まれることで複製します。ヒトにおける主要な病原体はHIV-1、HIV-2、およびヒトT細胞白血病ウイルスです。

Scope

本項目では、レトロウイルス、それらを特徴づける逆転写と組込みの段階、および主要なヒトレトロウイルス病原体としてのHIVについて、その病原性と自然史を含めて概説します。これはウイルスの生物学と疫学に関する参照的概観であり、臨床管理、抗レトロウイルス薬の投与量、または治療指針を提供するものではありません。

Core questions

• 逆転写は、遺伝情報の通常の流れであるRNAからDNAへの転写をどのように逆転させるのでしょうか？
• プロウイルスの組込みは、なぜレトロウイルス感染を生涯にわたるものにするのでしょうか？
• HIVはどのようにCD4 T細胞を枯渇させ、進行性の免疫不全を引き起こすのでしょうか？

Key concepts

• 逆転写酵素
• プロウイルスとゲノム組込み
• 一本鎖RNAゲノム（二倍体）
• インテグラーゼとプロテアーゼ
• CD4 T細胞指向性
• 潜在的リザーバー
• HIV-1とHIV-2
• ヒトT細胞白血病ウイルス（HTLV）

Key theories

逆転写

ハワード・テミンとデビッド・ボルティモアは、RNA腫瘍ウイルスがRNA依存性DNAポリメラーゼを持つことを独立して発見し、遺伝情報がRNAからDNAへ流れることを示し、レトロウイルスの複製戦略を定義しました。

Mechanisms

レトロウイルスは細胞に侵入した後、逆転写酵素を用いてRNAゲノムから二本鎖DNAを合成します。その後、ウイルスインテグラーゼがこのDNAを宿主染色体に挿入し、そこでプロウイルスとして存続し、細胞の機構を利用して転写されます。HIVはCD4受容体と共受容体を持つ細胞、主にCD4陽性ヘルパーTリンパ球を標的とし、これらの細胞の進行性の減少がエイズを特徴づける免疫不全を引き起こします。長寿命細胞への組込みは、現在の治療法では抑制できるものの根絶できない潜在的リザーバーを確立し、エラーを起こしやすい逆転写酵素は、免疫制御を困難にする遺伝的変異を促進します。

Clinical relevance

HIV感染症は、未治療の場合、重度の免疫不全と日和見疾患へと進行します。逆転写と組込みの生物学は、レトロウイルス感染がなぜ生涯にわたるのか、そしてなぜ効果的な薬剤がウイルスの特徴的な酵素を標的とするのかを説明します。潜在的リザーバーの理解は、治療が感染を抑制するものの治癒させない理由を明確にします。本項目はメカニズムと自然史を記述するものであり、個別の診断や治療の根拠となるものではありません。

Epidemiology

HIVは、性的接触、血液、母子感染を介して伝播し、数千万人に影響を与える主要な世界的パンデミックであり続けています。ヒトT細胞白血病ウイルスは特定の地域で風土病として存在し、特定の白血病や神経学的症候群と関連しています。

Evidence & guidelines

逆転写酵素の発見とエイズ関連レトロウイルスの単離は、この分野の基礎を確立しました。権威あるレビューは、HIVの病原性、自然史、および予防と治療の原則（個別の助言ではなく、エビデンスレベルで記述）を要約しています。

History

1970年のテミンとボルティモアによる逆転写酵素の発見は、遺伝情報がDNAからRNAへしか流れないという従来の仮説を覆し、レトロウイルスを定義しました。1980年代初頭のエイズの認識に続き、バレー＝シヌシ、モンタニエらは1983年に原因レトロウイルスを単離しました。その後の数十年で、ウイルスの特徴的な酵素を標的とする抗レトロウイルス療法により、かつては致死的であった感染症が管理可能な慢性疾患へと変貌しました。

Key figures

• Howard Temin
• David Baltimore
• Françoise Barré-Sinoussi
• Luc Montagnier
• Robert Gallo

Seminal works

• baltimore-1970
• temin-1970
• barresinoussi-1983
• maartens-2014

Frequently asked questions

逆転写とは何ですか、そしてなぜそれが重要なのでしょうか？

逆転写酵素によってRNA鋳型からDNAを合成することです。その発見は、遺伝情報がRNAからDNAへ流れることを示し、レトロウイルスがどのように複製し、宿主DNAに組み込まれるかを定義しました。

HIV感染症はなぜ制御できるものの、まだ治癒できないのでしょうか？

ウイルスが長寿命の宿主細胞に組み込まれると、潜在的リザーバーを形成します。抗レトロウイルス療法は活発な複製を抑制しますが、この組み込まれた休眠状態のウイルスDNAを排除することはできません。