病原体

藻類は一般的に病原性のない単細胞真核生物です。プロトテカ属の緑藻はクロロフィルを欠いており、ヒト、イヌ、ネコ、ウシにプロトテカ症を引き起こすことが知られており、通常は土壌に生息する種であるPrototheca wickerhamiiが関与しています。^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

細菌は、 0.15～700μMの大きさの単細胞原核生物です。 ^{[ 14 ]}大部分は無害または宿主にとって有益であり、消化をサポートするヒト腸内マイクロバイオームのメンバーなどですが、ごく一部は病原性があり、感染症を引き起こします。細菌の病原性因子には、宿主細胞に付着するための付着因子、宿主細胞への侵入をサポートする侵入因子、オプソニン化と食作用を防ぐためのカプセル、毒素、鉄を獲得するためのシデロフォアなどがあります。^{[ 15 ]}

細菌性疾患である結核は、主に結核菌によって引き起こされ、最も疾病負担の大きい疾患の1つであり、2021年には160万人が死亡し、そのほとんどはアフリカと東南アジアで発生しています。^{[ 16 ]}細菌性肺炎は、主に肺炎連鎖球菌、黄色ブドウ球菌、肺炎桿菌、インフルエンザ菌によって引き起こされます。^{[ 17 ]}食中毒は、通常、カンピロバクター、ウェルシュ菌、大腸菌、リステリア菌、サルモネラ菌によって引き起こされます。^{[ 18 ]}病原性細菌によって引き起こされるその他の感染症には、破傷風、腸チフス、ジフテリア、ハンセン病などがあります。^{[ 15 ]}

真菌は病原体として機能する真核生物です。カンジダ・アルビカンス（鵞口瘡の最も一般的な原因）やクリプトコッカス・ネオフォルマンス（重度の髄膜炎を引き起こす可能性がある）など、ヒトに病原性を示す真菌は約300種類知られています。^{[ 19 ]}典型的な真菌胞子は長さ4.7μm以下です。^{[ 20 ]}

プリオンは、核酸を使用せずに異常な折り畳みパターンを他のタンパク質のコピーに伝達するミスフォールドタンパク質です。これらのミスフォールドタンパク質は、他のものからプリオンを受け取るだけでなく、家族歴や散発的な突然変異による遺伝的差異によっても生じます。^{[ 21 ]}植物は汚染された土壌からプリオンを取り込み、茎や葉に運び、草食動物にプリオンを伝達する可能性があります。^{[ 22 ]}さらに、木材、岩石、プラスチック、ガラス、セメント、ステンレス鋼、アルミニウムはプリオンを結合、保持、放出することが示されており、これらのタンパク質が環境による劣化に抵抗することを示しています。^{[ 23 ]}

プリオンは、クロイツフェルト・ヤコブ病（CJD）、変異型クロイツフェルト・ヤコブ病（vCJD）、ゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー症候群（GSS）、致死性家族性不眠症（FFI）、クールーなどの伝達性海綿状脳症（TSE ）疾患をヒトに引き起こすことで最もよく知られています。^{[ 24 ]}

プリオンは一般的に、タンパク質アミロイド線維が蓄積して神経変性プラークを形成する病原体と見なされているが、スーザン・リンドクイストは、酵母が進化的に有益な形質を伝えるためにプリオンを使用していることを示す研究を主導した。^{[ 25 ]}

ウイルス様物質やウイルスと混同してはならないが、ウイロイドは既知の感染性病原体の中で最小のものである。ウイロイドは小さな一本鎖環状RNAであり、ジャガイモ紡錘形塊茎ウイロイドのように様々な農作物に影響を及ぼす植物病を引き起こすことが知られている。ウイロイドRNAはタンパク質コートで保護されておらず、タンパク質をコードせず、リボザイムとして他の生化学反応を触媒するだけである。^{[ 26 ]}

ウイルスは一般的に 直径が 20～200 nm です。^{[ 27 ]}生存と複製のために、ウイルスは宿主細胞にゲノムを注入し、それらの遺伝子を宿主ゲノムに挿入し、宿主の機構を乗っ取って、細胞が破裂してウイルスを放出し、さらに感染するまで、数百の新しいウイルスを生成します。溶菌サイクルは、宿主を急速に殺すこの活発な状態を表し、溶原サイクルは、宿主ゲノムに組み込まれた状態で潜在的に数百年の休眠状態を表します。^{[ 28 ]}国際ウイルス分類委員会(ICTV)が組織した分類に加えて、ボルチモア分類は、 mRNA産生の 7 つのクラスによってウイルスを分類します。^{[ 29 ]}

• I：dsDNAウイルス（例：アデノウイルス、ヘルペスウイルス、ポックスウイルス）は、ヘルペス、水痘、天然痘を引き起こす。
• II：ssDNAウイルス（+鎖または「センス」DNA）（例：パルボウイルス）にはパルボウイルスB19が含まれる
• III：dsRNAウイルス（例：レオウイルス）にはロタウイルスが含まれる
• IV：(+)ssRNAウイルス（+鎖またはセンス鎖）RNA（例：コロナウイルス、ピコルナウイルス、トガウイルス）は、COVID-19、デング熱、A型肝炎、C型肝炎、風疹、黄熱病を引き起こす。
• V: (−)ssRNAウイルス（−鎖またはアンチセンスRNA）（例：オルソミクソウイルス、ラブドウイルス）は、エボラ出血熱、インフルエンザ、麻疹、おたふく風邪、狂犬病を引き起こします。
• VI：ssRNA-RTウイルス（+鎖またはセンス鎖）ライフサイクル中にDNA中間体を持つRNA（例：レトロウイルス）はHIV/AIDSを引き起こす
• VII：dsDNA-RTウイルス（ライフサイクルにRNA中間体を持つDNAウイルス、例：ヘパドナウイルス）はB型肝炎を引き起こす。

原生動物は、微生物や有機組織を餌とする単細胞真核生物です。多くの原生動物は病原性寄生虫として、マラリア、アメーバ症、ジアルジア症、トキソプラズマ症、クリプトスポリジウム症、トリコモナス症、シャーガス病、リーシュマニア症、アフリカトリパノソーマ症（睡眠病）、アカントアメーバ角膜炎、原発性アメーバ性髄膜脳炎（ネグレリア症）などの病気を引き起こします。^{[ 30 ]}

寄生虫（蠕虫）は肉眼で見える大型寄生虫です。蠕虫は生きた宿主の中で生活し、栄養と住処を宿主の消化管や血流から得ます。また、免疫調節物質を分泌することで宿主の免疫系を操作し、宿主の中で何年も生き続けることができます。^{[ 31 ]}蠕虫症は寄生虫感染症の総称で、通常は回虫、条虫、扁形動物が関与します。^{[ 32 ]}

細菌は一般的に病原体と見なされていますが、バクテリオファージウイルス（一般にファージとして知られる）の宿主としても機能します。バクテリオファージのライフサイクルでは、ウイルスが自身のゲノムを細菌細胞に注入し、その遺伝子を細菌のゲノムに挿入し、細菌の機構を乗っ取って数百個の新しいファージを生成し、最終的に細胞が破裂してファージを放出し、さらなる感染を引き起こします。通常、バクテリオファージは特定の種または株にのみ感染することができます。^{[ 33 ]}

化膿レンサ球菌は、バクテリオファージに関連するクラスター化された規則的に間隔を置いた短いパリンドローム反復配列（ CRISPR ）に一致する外来DNAを切断するためにCas9ヌクレアーゼを使用し、ウイルス遺伝子を除去して感染を回避します。このメカニズムは、人工的なCRISPR遺伝子編集のために改変されています。 ^{[ 34 ]}

植物は、ウイルス、細菌、真菌、線虫、さらには他の植物など、幅広い種類の病原体の宿主となることができます。^{[ 35 ]}注目すべき植物ウイルスには、ハワイや東南アジアの農家に数百万ドルの損害を与えたパパイヤ輪点ウイルス^{[ 36 ]}や、 1898年に科学者マルティヌス・ベイエリンクが「ウイルス」という用語を造語するきっかけとなったタバコモザイクウイルス^{[ 37 ]}などがあります。細菌性植物病原体は、多くの植物種で葉の斑点、枯れ、腐敗を引き起こします。^{[ 38 ]}植物の最も一般的な細菌性病原体は、ジャガイモ、トマト、バナナの葉の褐変やその他の問題を引き起こすPseudomonas syringaeとRalstonia solanacearumです。^{[ 38 ]}

菌類は植物にとってもう1つの主要な病原体です。菌類は、植物の高さの低下、樹幹の隆起や陥没、根腐れや種子腐れ、葉斑など、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。^{[ 39 ]}一般的な深刻な植物菌類には、イネいもち病菌、ニレ立枯病、クリ枯病、サクランボ、スモモ、モモの黒こぶ病や褐腐病などがあります。病原菌だけでも作物の収量が最大65%減少すると推定されています。^{[ 38 ]}

全体的に見て、植物にはさまざまな病原体が存在し、植物病原体によって引き起こされる病気のうち管理できるのはわずか3％であると推定されている。^{[ 38 ]}

動物は、プリオン、ウイルス、細菌、真菌など、人間と同じまたは類似の病原体に感染することがよくあります。野生動物は病気にかかることが多いですが、より大きな危険は家畜にあります。農村地域では、家畜の死亡の 90% 以上が病原体によるものと推定されています。^{[ 40 ] [ 41 ]}プリオンが関与する動物伝染性海綿状脳症 (TSE) には、牛海綿状脳症(狂牛病)、慢性消耗病、スクレイピー、伝染性ミンク脳症、ネコ海綿状脳症、有蹄類海綿状脳症などがあります。^{[ 24 ] [ 42 ]}その他の動物の病気には、 BIVやFIVなど、ヒト免疫不全ウイルス (HIV) に関連するウイルスによって引き起こされるさまざまな免疫不全症が含まれます。^{[ 43 ]}

人間は、プリオン、ウイルス、細菌、真菌など、多くの種類の病原体に感染し、くしゃみ、咳、発熱、嘔吐、場合によっては致命的な臓器不全などの症状を引き起こす可能性があります。症状の中には病原体の感染によって引き起こされるものもあれば、病原体を殺そうとする免疫系の働きによって引き起こされるものもあり、例えば、病原体の細胞を変性させるための発熱などが挙げられます。^{[ 4 ]}

多くの試みにもかかわらず、プリオン病の進行を止めることが証明された治療法はない。^{[ 44 ]}

一部のウイルス性病原体に対しては、さまざまな予防および治療の選択肢が存在します。ワクチンは、さまざまなウイルス性病原体に対する一般的で効果的な予防策の1つです。^{[ 45 ]}ワクチンは宿主の免疫系を準備し、潜在的な宿主が野生でウイルスに遭遇したときに、免疫系が感染から迅速に防御できるようにします。ウイルスに対して設計されたワクチンには、毎年接種されるインフルエンザワクチンと、麻疹、おたふく風邪、風疹に対する2回接種のMMRワクチンがあります。^{[ 46 ]} HIV/AIDS、デング熱、チクングニア熱の原因となるウイルスに対するワクチンは利用できません。^{[ 47 ]}

ウイルス感染症の治療は、ウイルス病原体そのものと戦う薬を投与するのではなく、感染の症状を治療することが多い。^{[ 48 ] [ 49 ]}ウイルス感染症の症状を治療することで、宿主の免疫系がウイルス病原体に対する抗体を産生する時間を与えることができる。しかし、HIVの場合、免疫細胞が失われるにつれてウイルス性疾患がエイズに進行するのを防ぐために、高活性抗レトロウイルス療法（HAART）が実施される。^{[ 50 ]}

ウイルス病原体と同様に、特定の細菌病原体による感染はワクチンによって予防できます。^{[ 46 ]}細菌病原体に対するワクチンには、炭疽ワクチンと肺炎球菌ワクチンがあります。他の多くの細菌病原体には予防策としてのワクチンはありませんが、これらの細菌による感染は抗生物質で治療または予防できる場合が多いです。一般的な抗生物質には、アモキシシリン、シプロフロキサシン、ドキシサイクリンなどがあります。それぞれの抗生物質は、効果のある細菌が異なり、その細菌を殺すメカニズムも異なります。たとえば、ドキシサイクリンはグラム陰性菌とグラム陽性菌の両方で新しいタンパク質の合成を阻害するため、ほとんどの細菌種を殺すことができる広範囲スペクトル抗生物質です。 ^{[ 51 ]}

抗生物質の誤用、例えば処方を途中で中止して細菌を致死量以下の用量で進化的な圧力にさらすことなどにより、一部の細菌病原体は抗生物質耐性を獲得しています。^{[ 52 ]}例えば、 MRSAと呼ばれる黄色ブドウ球菌の遺伝的に異なる株は、一般的に処方されるβ-ラクタム系抗生物質に耐性があります。米国疾病予防管理センター（CDC）の2013年の報告では、米国では毎年少なくとも200万人が抗生物質耐性菌感染症にかかり、そのうち少なくとも2万3000人が感染症で死亡していると推定されています。^{[ 53 ]}

細菌と戦う上で不可欠であるため、医療には新しい抗生物質が必要とされている。新しい抗菌薬の標的の1つは、 DNAメチルトランスフェラーゼを阻害することである。これらのタンパク質は、病原性因子をコードする遺伝子など、他の遺伝子の発現レベルを制御するからである。^{[ 54 ] [ 55 ]}

真菌病原体による感染症は抗真菌薬で治療されます。水虫、股部白癬、白癬は、クロトリマゾールなどの局所抗真菌薬で治療される真菌性皮膚感染症です。^{[ 56 ]}カンジダ・アルビカンスという酵母菌による感染症は、口腔カンジダ症や膣カンジダ症を引き起こします。これらの体内感染症は、抗真菌クリームまたは経口薬で治療できます。体内感染症によく用いられる抗真菌薬には、エキノカンジン系薬剤やフルコナゾールなどがあります。^{[ 57 ]}

藻類は一般的に病原体とは考えられていないが、プロトテカ属はヒトに病気を引き起こす。^{[ 58 ] [ 13 ]}プロトテカ症の治療法は現在研究中であり、臨床治療に一貫性はない。^{[ 13 ]}