^注ピコルナウイルスの一員であるポリオウイルスは，約７４００ヌクレオチドの１本の＋鎖ＲＮＡゲノムをもち、その全塩基は配列がわかっている。^注ビリオンは^注エンベロ−プはかぶっておらず，ウイルスの４種のタンパク質−ＶＰｌ，２，３，４−はウイルス・ゲノムにコードされており，各タンパク質はビリオンあたリ６０コピーずつ存在している。細胞の受容体との結合に関与するＶＰ１は，霊長類の上皮細胞、繊維芽細胞、神経細胞にしか見いだされない。ポリオウイルスの増殖サイクルは、一貫して細胞質て起こる。ポリオウイルスは動物ウイルスの中でも増殖サイクルが最も速く．感染してから６〜８時間のうちに１０００００個ほどの子孫ビリオンが放出される。

　　ウイルスＲＮＡの複製にはウイルスがコードする酵素が必要なのに，ビリオン内には酵素がないため、ゲノムは細胞に入るとまずタンパク合成のｍＲＮＡとして働かねばならない。ポリオビリオン内のＲＮＡは試験管内でｍＲＮＡとして働くことができる。このゲノムの３′末端には細胞のｍＲＮＡと同じようにポリＡ配列があるが，５′未端は細胞やほかのウイルスのｍＲＮＡと異なり，^注キャップ構造がない。かわりに，ＶＰｇとよばれる２２個のアミノ酸よりなるタンパク質が共有結合している。その結合はチロシン残基と５′ウリジンヌクレオチドのホスホジエステル結合である。

ピコルナウイルス・・・直径２０〜３０ｎｍで生２０面体構造をもつ。ウイルス粒子はエンベロープをもたず２〜２．８×１０＾６ダルトンの単鎖RNAを遺伝物質としてもっている。このＲＮＡはプラス鎖であり、抽出したＲＮＡは感染性を有している。

ビリオン・・・・・・・・ウイルス粒子

エンベロ−プ・・・ウイルスが出芽の際に被る、宿主の細胞膜、細胞質内小胞膜または核膜などをいう。この表面にはウイルスの遺伝情報によって作られたスパイクが放射状に配列する。スパイクは細胞への吸着および侵入の過程に深く関わっている。

キャップ構造・・・真核生物のmRNAの５’末端に存在する特異構造で、７−メチルグアノシンがｍＲＮＡの５’末端ヌクレオチドと５’−５’三リン酸結合を形成して存在している。

ポリオウイルスが感染した細胞の中でできる一群の蛋白質をゲル電気泳動で調べたところ、その分子量を足すとゲノムのコードできる大きさの２倍から３倍もあった。実は、これらの蛋白質のほとんどがプロテアーゼ出で切断されてできたものだったのである。ポリオウイルスのRNAは１分子のポリプロテインに翻訳され、それが切断されてウイルスの蛋白質すべてができるのである。したがって、ウイルスの全ゲノムを通じてリボソ−ムが合成を開始する部位は１つしかない。塩基配列のデータもこの結論に合いゲノムの大部分に相当する６６２０ヌクレオチドが１つの蛋白質として読まれる読み枠を持っている。ポリオウイルスのゲノムは、真核細胞で^注モノシストロニックに働くことが初めて実証された大きなmRNAなのである。ポリオ・ゲノムのうち、蛋白質をコードする領域の５’側には、長さ７４０塩基の非翻訳領域がある。真核生物のリボソ−ムmRNA上で^注AUGコドンは無視され、７４１に位置にある９番目のものが使われる。コード領域の３’側には短い非翻訳領域、それに続いてポリAがある。

ポリウイルスのポリプロテイン前駆体は２４０キロドルトンにもなるが、通常は合成完了前に２ヶ所でプロテアーゼによって切断されるので、細胞内では認められない。この新生切断を何かの方法でおさえると、NCVPとよばれる完全な大きさの蛋白質が観察される。分子は２ヶ所で切断されて３つの領域に別れ、アミノ末端側の領域はビリオン蛋白になる。意外なことに、カルボキシル末端側の領域はさらに切断されて、レプリカ−ゼと呼ばれる複製用の蛋白質ができてくる。それ以外に、この領域からはVPgとポリプロテインの切断、とりわけグルタミン-グリシン対の間をきるプロテアーゼもできてくる。このプロテアーゼはまだ前駆体分子の一部であるときから活性示し、いくつかの切断は自己触媒的であることがわかる。ポリプロテインの切断がGln-Gly対で起こるわけではなく、チロシン-グリシンやアスパラギン-セリンも切断される。Tyr-Gly切断は、ゲノムの中心部にコードされる第二のプロテアーゼによって起こるらしい。もっともポリプロテイン中にあるGln-Gly対とTyr-Gly対が全部切断されるわけではなく、酵素はアミノ酸の配列と蛋白質の^注コンフォーメーションの両方を識別しているらしい。

ポリオウイルスでは遺伝子産物全てが１個の前駆体のプロセシングで作り出されるという事実は、書く蛋白質が等量ずつ合成されることを意味している。新しいゲノムを作るのにVPg分子は１個あれば十分だが、ゲノムを包み込むにはキャプシド蛋白が６０分子は必要である。これは各感染細胞が10の５乗個の子孫ビリオンを作るのに必要なキャプシド蛋白を得るために、５００万個以上の不必要なレプリカ−ゼ分子を同時に作らなくてはならないことを意味する。 また、ポリオウイルスゲノムはRNAでありDNAと比べRNAの取り扱いは容易ではない。。そこでポリオウイルスゲノムをDNAに変換し、分子クローニングした。このDNAを細胞にトランスフェクとすると、ポリオウイルスを生じた。このDNAから試験管内でRNAをつくり、RNAをトランスフェクとすると、ウイルス生成の効率が増大した。クローニングしたポリオウイルスDNAは容易に改変でき、任意の変異体の作製が可能になった。

モノシストロニックに働く……一個のｍRNAから一種のポリペプチド鎖にしか翻訳できないこと。

AUGコドン……転写開始を意味するコドン。メチオニン。

コンフォーメーション……特異性を示す立体構造。

侵入したポリオ･ゲノムは、ｍＲＮＡとして複製に必要なタンパク質の合成を指令したあと、今度はリボソ−ムを離してＲＮＡ複製の鋳型として働く。

複製は−鎖の合成から始まる。−鎖は、＋鎖を３ダッシュ末端付近の開始部位からコピーして作られる。ポリオウィルスの複製には２つのきわだった特徴がある。第一に、ゲノムの３ダッシュ末端はポリＡなので、−鎖の５ダッシュ末端は相補的配列、ポリＵをもつ。ほかの真核生物のｍＲＮＡと異なり、ポリオＲＮＡのポリＡは転写後に転写後に付加されるのではなく、ゲノムのほかの部分と一緒に複製されるのである。第二に、ポリオのレプリカ−ゼはほかのＲＮＡ合成酵素とは異なり、むしろＤＮＡポリメラーゼに似ている。つまり、この酵素はリボヌクレオシド三リン酸からＲＮＡ合成の開始反応を起こすことができず、鋳型に結合した既存の^注プライマ−にヌクレオチドを付加してＲＮＡを合成するのである。したがって、鋳型のウィルスＲＮＡだけでは働かず、プライマ−を必要とする。プラマ−はＤＮＡポリメラーゼの場合のようにオリゴヌクレオチドではなく、小さなＶＰｇタンパクに共有結合したＵ残基らしい。すべての新生ポリオ＋鎖と−鎖の５ダッシュ末端にＶＰｇが共有結合している理由がこれで理解される。

感染が進行すると、細胞あたり６００個におよぶ複製中間体が蓄積する。これは、鋳型となる完全な長さの−鎖と、そこから同時に作られている５本前後の＋鎖からできている。新しく作られた＋鎖は、次の３つの道のいずれかに入る。すなわち、さらにタンパク合成をするためのｍＲＮＡとして働くか、−鎖を合成するための鋳型になるか、新しいビリオンのゲノムになるかである。おそらく、細胞の内部に蓄積したレプリカ−ゼとキャプシドタンパクの量で、どの道に入るかが決まるのだろう。したがって感染の初期には、＋鎖はプロテアーゼで切断されて末端ＶＰｇを失ったあと、主にｍＲＮＡになる。レプリカ−ゼが利用できるようになると＋鎖は−鎖合成の指令に用いられることが多くなり、最後にキャプシドが作られてくると＋鎖はほかの利用法を犠牲にしてビリオンに取りこまれるらしい。

プライマ−……DNAポリメラーゼを働かせる開始部分。普通DNAポリメラーゼにあり、RNAポリメラーゼにはない。

このことからポリオウイルスが細胞のタンパク合成を阻害していることが分かる。細胞のタンパク合成の阻害は多くの動物ウイルス感染が共通に示す特性だが、そのしくみはポリオウイルスで最もよく研究されている。宿主ＲＮＡの翻訳の阻害には、ポリオウイルスタンパクの合成が起こる必要がある。ポリオ感染細胞の抽出液には、翻訳開始因子ｅＩＦ４Bをプロテアーゼで切断して不活性化する働きがある。ｅＩＦ４Bはキャップ構造を持ちメチル化されたｍＲＮＡの５’末端を識別し、リボソームを結合させる働きをしている。真核生物のｍＲＮＡはキャップ構造を持つのに対してポリオｍＲＮＡはキャップ構造を持たないので、この因子が不活性化されると細胞のタンパク合成だけが阻害される。図はポリオウイルスRNAの複製。新しく作られた＋鎖は、ｍRNAとして働くか、新たな複製の鋳型として働くか、ビリオンに包み込まれるかの、どれかの道をたどる。−鎖は次の＋鎖合成の鋳型としてしか使われない。

　

　

　

ポリオビリオンの形成

　

1. ポリプロテインＮＣＶＰの最初の切断で、アミノ末端側からＰ１が生じる。
2. ５つのＰ１が集合して五量体となる。
3. Ｐ１分子がＶＰ0、ＶＰ1、ＶＰ3の３つのポリペプチドに切断される。
4. 五量体が12組集合してプロキャプシドprocapsid(中空のキャプシド様構造)を作る。ここではまだゲノムが入れる開いた構造である。
5. 中にゲノムが入ってプロビリオンprovirion(未熟な粒子)ができる。
6. VP0がプロテアーゼ切断によってVP2とVP4になって成熟ビリオンとなる。

1. 感染経路 (route of infection)

ポリオウイルスは経口感染し、消化管の粘膜上皮細胞で増殖し、さらに扁桃やパイエル板などの局所リンパ節で増殖後、血中に移行する。やがて、ウイルスは中枢神経に侵入し、とくに脊髄前角の運動神経細胞で増殖し、四肢に麻痺を生じさせる。

　

2. ワクチン (vaccine)

小児マヒ予防のための経口生ポリオワクチン（弱毒化ポリオウイルス）がポリオウイルスの3種類すべての血清型について開発されている。

1型はSabin 1株、2型は Sabin 2型、3型は Sabin 3型、である。この生ワクチンウイルスは、ヒトの消化管ではよく増殖し、中和抗体生産に寄与する。ただし、ワクチン接種を行っている国でも、まれにポリオ患者が発生する。ほとんどの場合、原因は生ワクチンウイルスそのものであり、特に Sabin 2株と Sabin 3株が原因となっていることが多い。Sabin 1株が最も安全なワクチン株である原因の一つとして神経毒性決定基の遺伝的安定性が考えられる。以下にその研究の一部を紹介する。

1型ポリオウイルスの神経毒性発現に関する分子遺伝学的解析により、神経毒性に影響する比較的強い決定基がRNAの５’非翻訳領域に存在し、とくに塩基番号４８０が重要である事が明らかになった。そして、同様に２型では４８１、３型では４７２が同定された。神経毒性発現に関するこれらの重要な塩基のヒト腸管における遺伝的安定性を調べるために、各Sabin株を投与したヒトから排泄されたウイルスのゲノム構造を解析した。Sabin１株由来のウイルス分離株は大部分（８３％）、塩基番号４８０はグアニンであり変化していなかった。残りの１７％はMahoney株型（弱毒Sabin １株は、強毒Mahoney株由来の変異株である）のアデニンに変化していた。Sabin ２型由来の場合、塩基番号４８１のアデニンが変化していないものは少なく、（２８％）、多くの場合（７２％）グアニンに変化していた。さらに、Sabin ３株の塩基番号４７２はすべての分離株において、ウリジンからシチジンへと変化していた。この結果、Sabin １株の重要な弱毒性決定基が、他のSabin 株より遺伝的に安定である事を示している。

　

３．PVR (poliovirus receptor)

感染に関与する宿主側因子の１つである。PVR の構造は、N末端を細胞外に、C末端を細胞内にもつこと、細胞外には３個の免疫グロブリン（Ig）様^注ドメイン（N末端側から第１、第２、第３ドメインと呼ぶ）、これに続いて細胞膜貫通ドメインおよび細胞質ドメインをもつ糖蛋白であることが明らかになった。（右図）また、分子遺伝学的解析により、ポリオウイルスの結合および感染に必要な細胞外ドメインは第１ドメインであり、糖鎖付加や細胞質ドメインはウイルス感染に必須ではないことも明らかになった。

ドメイン……蛋白質の中で独自の三次構造を持つ部分。大きな蛋白では短く柔軟性のあるポリペプチド領域によって、ドメインとドメインが結合している。

http://www.pref.shizuoka.jp/kikaku/ki-03/health/1st/nomoto_j.html

2 Molecular Biology of Medicine 分子医科学で病気を識る シリーズ

第３巻 感染：ウイルス・細菌感染論の最前線

編集担当：竹田美文・野本明男 １９９７年１０月２０日

ソークにより開発された物で、ホルマリンによりウィルスを不活化したもの。ポリオウィルスの三つの型のものを注射する。血清中に中和抗体が証明されるが、粘膜面の分泌型IgA抗体が見られない。

ウィルスを継代することで弱毒化株が作られた。セービンにより作られたものが 広く用いられている。三つの型を経口投与する。IgA抗体産S,B,O ポリオウィルスのワクチンとポリオの感染経路について理解する。

ポリオウィルスワクチンには二種類存在して、不活性化ワクチンと弱毒生ウィルスワクチンがある。

予防接種というと注射が世間様の常識である。しかし、ポリオはもともと経口感染するウイルスであるから、自然感染と同じ経路をとって局所免疫まで得られるようにするため、生ワクチンを飲むのが基本になっている。ポリオウィルスはヒトの便に出現する。これが、直接に、あるいは飲食物を介して、人の口に入ると感染がおこる。感染者の９０％は無症状で、９％はかぜのような症状で、残り１％以下が典型的なポリオの症状を示す。しかし、いずれも感染すると糞便中にポリオウィルスを排出する。接種された弱毒化ポリオウイルスは咽頭や腸管の粘膜上皮細胞に吸着･増殖し、それに応じて局所のIgA抗体が作られる。　さらにウイルスが血流に入り、リンパ節などの抗体産生組織でIgM,IgG抗体が作られる。不活化ワクチンは注射であるが、日本では使われていない。近隣でのポリオの流行状況や国情によって、どちらのポリオワクチンを使うかが違ってくる。フランスは昔から不活化ワクチン(日本の三混にポリオを加えた4種混合ワクチン)を6回接種。　米国は最近になって生ワク4回から、不活化and生ワク交互に計4回の組み合わせに変更された。ヨーロッパではポリオの流行は絶えて無く、南米でも終息して数年たつ。

予防接種の副反応（予防接種にっておこる望ましくない症状）について

100万件に１件程度の割合で重大な事故が発生する。事故の半数は、接種を受けた人が、ワクチンによってポリオ症状をおこすもの。残りの半数は、接種を受けた人からポリオウィルスが排出され、家族等がポリオ症状をおこすもの。いずれも初回接種のときが最も危険で、２回目以降は発生率が下がると言われている。

ポリオの世界的現状

１９９９年１１月現在、１９９８年の世界ポリオ患者報告数は６３４４例です。これは１９９７年の５１８５例から２０％の増加です。この増加はポリオ根絶の後退を示すものではなく、インドなどでサーベイランスの質の改善がもたらした実質的な進歩ということができるでしょう。

　

現在では、ポリオウイルスの伝播は、南アジア（アフガニスタン、インド、パキスタン）、西アフリカ（主にナイジェリア）、中央アフリカ（主にDRコンゴ）の３地域に焦点を絞られています。

Western Pacific Region of WHO (WPRO)　　http://www.who.org.ph

日本を含む西太平洋地域（WPRO)では、１９９８年にはポリオ報告数がゼロとなりました。しかしながら、最近、１９９９年１０月に中国、青海省の少数民族（イスラム教徒）の町で１歳男児が野生のポリオウイルスにより麻痺を起こしたという報告がありました。中国では1994年から国内での野生株ウイルスによるポリオ発生はなく、また、輸入症例も1996年を最後に報告されていませんでした。1月14日現在、WHOからまだ公式発表はされていませんが、詳細確認のため、サーベイランス、ラボラトリー（遺伝子配列の解析など）両面から調査が行われており、感染ルートの解明とともに、他患者の検索、緊急のワクチン投与などの対策が行われている状況です。

ＳＥＡＲＯ地域は野生型のポリオウイルスの伝播がもっとも注目されている地域です。

インドは現在WHOに報告されるポリオの数の大部分を占めています。１９９８年には、インド、バングラデシュの２カ国で野生型のポリオウイルスが分離されました。

１９９８年にはインドで５歳以下の１億３千万人近くの子どもを対象に３回のNIDｓが行われました。すでにインドでは野生型のポリオウイルスの伝播が減少傾向にあり、また、サーベイランスシステムの質もこの１年で急激に向上し、多くの検体が収集されています。

また、バングラデシュ、インドネシア、タイ、では１９９５年から、ミャンマー、ネパールでも１９９６年からNIDｓが始まっており、これが近年のアジアにおける急激なポリオの減少に結びついています。

African Region of WHO (ＡＦRO)　　http://www.whoafr.org/

アフリカ地域（AFRO)では、ポリオ根絶計画活動は他の地域よりも遅れて始まりました。野生型のポリオウイルスは主に中央アフリカ（DRコンゴ）、西アフリカ（ナイジェリア）に集中していると考えられます。

アフリカ地域の主な流行地域では少なくとも２回のNIDsが行われていますが、紛争を抱えるDRコンゴ、リベリア、シエラレオネなどではまだ行われていません。また、ナイジェリアなど他の地域ではAFPサーベイランスシステムの構築を進めています。

Eastern Mediterranean Region of WHO (EMRO)

東地中海地域（EMRO)では全ての国でNIDｓが行われており、AFPサーベイランスシステムもほとんどの国で実施されており、サーベイランスの質も急激に向上しています。

１９９８年に野生型のポリオウイルスの報告のあったEMRO地域の国は、アフガニスタン、エジプト、サウジアラビア、スーダン、パキスタンで、パキスタンが最も多くの発生例を報告しています。また、紛争を抱えるアフガニスタンでもほぼ全地域でAFPサーベイランスシステムが整っています。

より詳しい情報はhttp://www.who.sci.eg/internet/Poliofax.htm