ウイルス培養と細胞培養技術

ウイルス培養とは、ウイルスの存在を検出し、さらなる研究のためにウイルスを回収できるよう、生きた宿主細胞内でウイルスを増殖させることである。ウイルスは細胞内でのみ複製するため、培養システム（歴史的には胚卵や動物、現在は主に細胞（組織）培養）は、ウイルスが増殖し、特徴的な細胞変化を通じてその存在を明らかにし、分離されるための基質を提供する。

Definition

ウイルス培養とは、感受性のある生細胞中でウイルスを培養し、その複製、検出（典型的には細胞変性効果または特異的染色による）、および同定とさらなる特性評価のための分離を可能にすることである。

Scope

本稿では、細胞培養におけるウイルスの増殖原理、細胞変性効果および関連指標によるウイルス複製の認識、シェルバイアル培養のような迅速形式、そして分子的手法と並ぶ培養の継続的な役割について述べる。本稿は培養を方法論的なトピックとして扱い、実験プロトコルや臨床的ガイダンスを提供するものではない。

Core questions

• どの細胞システムが特定のウイルスの複製をサポートするか？
• ウイルスの増殖はどのように認識され、非特異的な細胞変化と区別されるか？
• 感染性ウイルスの回収は、そのゲノムや抗原の検出を超えていつ価値を付加するか？
• 生ウイルス回収の利点を維持しつつ、培養を加速するにはどうすればよいか？

Key concepts

• 細胞変性効果
• 細胞（組織）培養単層
• 許容細胞および感受性細胞
• プラーク形成
• シェルバイアルアッセイ
• ヘム吸着
• ウイルス分離と継代

Mechanisms

臨床検体を、疑われるウイルスに対する感受性を持つように選択された培養細胞の単層に接種する。ウイルスが複製するにつれて宿主細胞を変化させ、細胞変性効果（丸くなる、溶解、合胞体形成、または封入体）を生じさせる。このパターンはウイルスの同定の手がかりとなり、その後、染色または分子的手法によって確認される。一部のウイルスは間接的に検出され、例えば感染した単層細胞への赤血球のヘム吸着によって検出される。シェルバイアル法では、検体を細胞に遠心分離し、初期抗原検出を用いて結果が得られるまでの時間を短縮する。継代による感染性ウイルスの回収は、ゲノム検出だけでは得られない抗原特性評価や抗ウイルス薬感受性などの表現型研究を可能にする。

Clinical relevance

培養は歴史的にウイルス診断の要であり、感染性ウイルスの回収、表現型特性評価の支援、新規または予期せぬ病原体の確認のための参照法として残っている。本稿では、培養が何を示すか、およびその速度と感度におけるトレードオフについて説明する。これは方法論を記述するものであり、診断や治療の決定に関するガイドではない。

History

エンダース、ウェラー、ロビンスが1949年にポリオウイルスが非神経ヒト組織培養で増殖できることを示した後、細胞培養はウイルス学を大きく変革した。この業績はノーベル賞を受賞し、現代の診断ウイルス学とワクチンウイルス学の基礎となった。分子的手法が主流になる以前は、培養に基づく分離によって、初期のヒトコロナウイルスを含む多くのヒトウイルスの発見が可能になった。

Key figures

• John Enders
• Thomas Weller
• Frederick Robbins

Seminal works

• enders-1949
• leland-ginocchio-2007

Frequently asked questions

細胞変性効果とは何ですか？

細胞変性効果とは、複製するウイルスが培養細胞に引き起こす目に見える損傷のことで、細胞の丸まり、剥離、合胞体への融合、または封入体などが含まれます。そのパターンは、存在するウイルスを示唆することができ、その後、特異的染色または分子検査によって確認されます。

分子検査の方が速いのに、なぜウイルス培養はまだ行われているのですか？

培養は感染性ウイルスを回収するため、抗原特性評価、抗ウイルス薬感受性試験、新規病原体の調査などの表現型研究に必要とされます。これらはゲノムや抗原検出だけでは提供できない能力です。