Loading article…
細胞変性効果（略してCPE）とは、ウイルスの侵入によって引き起こされる宿主細胞の構造変化を指します。感染したウイルスは宿主細胞の溶解を引き起こしたり、複製できないために細胞が溶解せずに死んだりします。 [1]ウイルスが宿主細胞にこれらの形態学的変化を引き起こす場合、それは細胞変性効果があると言われます。[2] CPEの一般的な例としては、感染細胞の丸み、隣接細胞との融合による合胞体の形成、核または細胞質封入体の出現などがあります。[3]
CPE やその他の細胞形態の変化は、細胞破壊ウイルスによる多くの影響のうちのほんの一部に過ぎません。細胞破壊ウイルスが許容細胞に感染すると、ウイルスは細胞形態、細胞生理、それに続く生合成イベントの変化を通じて宿主細胞を殺します。これらの変化は効率的なウイルス複製に必要ですが、宿主細胞を犠牲にします。[3]
診断
CPE は、診断においてウイルス感染の重要な側面です。多くの CPE は、コンデンサーを下げ、絞りを部分的に閉じた状態で、光学顕微鏡の低倍率で、固定も染色もされていない細胞で確認できます。ただし、封入体などの一部の CPE では、細胞を固定して染色し、光学顕微鏡で観察する必要があります。 [2]一部のウイルスの CPE は特徴的なため、ウイルス学者が感染した動物や人間を診断する際に重要なツールとなります。[3] CPE の出現速度も、ウイルス学者がウイルスの種類を識別するために使用する重要な特性です。感染多重度が低い状態で CPE が in vitro で 4 ～ 5 日後に出現する場合、ウイルスは遅いと考えられます。感染多重度が低い状態で CPE が in vitro で 1 ～ 2 日後に出現する場合、ウイルスは速いと考えられます。接種は常に感染多重度が低いときに行われます。感染多重度が高いと、すべての CPE が急速に発生するためです。[2]
通常、ウイルス感染の最初の兆候は細胞が丸くなることです。その後、宿主細胞の細胞核や細胞質に封入体が現れることがよくあります。封入体は、患者の血液塗抹標本や感染組織の染色切片を光学顕微鏡で観察することで最初に特定できます。ただし、その構成を完全に特徴付けるには、電子顕微鏡検査を行う必要があります。封入体は、ウイルス複製副産物の蓄積か、宿主細胞の細胞小器官または構造の変化のいずれかである可能性があります。[3]
一部のウイルス感染は、シンシチウムの形成という奇妙なCPEを引き起こします。シンシチウムは多くの核を含む大きな細胞質塊です。通常は感染細胞の融合によって生成されます。このメカニズムはウイルスにとって有用であり、これによりウイルスは感染細胞から非感染細胞に拡散することができます。[3]
ウイルス感染には、臨床的に関連する表現型の CPE がある場合があります。たとえば、C 型肝炎ウイルス (HCV) の場合、肝脂肪変性症はウイルスの特徴であるため、ウイルスの遺伝子型、つまり遺伝子構成を特定するのに役立つ場合があります。HCV 遺伝子型 3 の患者は、遺伝子型 1 の患者よりも肝脂肪変性症を発症する可能性が著しく高くなります。 [4]また、CPE は、新薬の有効性を判断する研究に使用されることもあります。デングウイルスの CPE をスクリーニングして細胞生存率を評価するアッセイが開発されています。[5]
CPE は宿主細胞特異性があるため、研究者は実験の矛盾をテストするためにも使用できます。多くのウイルス感染では、異なる宿主細胞株が特徴的な反応を示す場合があります。現在、研究コミュニティでは細胞株の有効性と純度について多くの懸念があります。研究室内および研究室間で汚染が増加しています。CPE は特定の細胞株の純度をテストするために使用できます。たとえば、HeLa CCL-2 は、さまざまな研究分野で使用されている一般的な細胞株です。HeLa 細胞の純度をテストするために、コクサッキーウイルス B3の接種後に発生した CPE が観察されました。これらの CPE には、形態変化と細胞罹患率が含まれていました。Carson らは、この矛盾は、研究室で何世代にもわたって増殖されてきた HeLa 細胞の均質性と比較して、市販の HeLa 細胞の不均質性によるものであると判断しました。[6]
一般的なタイプ
完全な破壊
宿主細胞単層の完全な破壊は、CPE の最も重篤なタイプです。このプロセスを観察するには、細胞をガラス表面に播種し、宿主細胞の融合単層を形成します。次に、ウイルス感染を導入します。単層内のすべての細胞は急速に収縮し、ピクノーシスと呼ばれるプロセスで密度が高まり、3 日以内にガラスから剥がれます。このタイプの CPE は、エンテロウイルスでよく見られます。[2]
部分的な破壊
宿主細胞単層の亜全破壊は、完全破壊ほど深刻ではありません。完全破壊と同様に、このCPEは、ガラス表面に宿主細胞の合流した単層を播種し、ウイルス感染を導入することで観察されます。亜全破壊は、単層内の一部の細胞が剥離するが、すべての細胞が剥離するわけではないという特徴があります。これは、一部のトガウイルス、一部のピコルナウイルス、および一部のタイプのパラミクソウイルスでよく見られます。[2]
局所変性
局所的変性は、宿主細胞単層の局所的攻撃を引き起こす。このタイプの CPE は最終的には組織全体に影響を及ぼす可能性があるが、初期段階と拡散は、病巣と呼ばれる局所的なウイルスの中心で起こる。局所的変性は、細胞外媒体を介した拡散ではなく、ウイルスが直接細胞から細胞へ伝染することによって起こる。この異なる伝染モードが、完全破壊や亜完全破壊との違いであり、特徴的な局所的効果を引き起こす。最初、宿主細胞は拡大し、丸くなり、屈折する。最終的に、宿主細胞は表面から離れる。ウイルスの拡散は同心円状に起こり、剥がれ落ちる細胞は拡大し、丸くなった細胞に囲まれ、その細胞は健康な組織に囲まれる。このタイプの CPE は、ヘルペスウイルスとポックスウイルスの特徴である。[2]
腫れと塊
膨張と凝集は、宿主細胞が著しく膨張するCPEです。細胞が大きくなると、クラスター状に凝集します。最終的には、細胞が大きくなりすぎて分離します。このタイプのCPEはアデノウイルスの特徴です。[2]
泡状変性
泡状変性は空胞化としても知られています。これは、大きな、または多数の細胞質空胞の形成が原因です。このタイプのCPEは、関与する宿主細胞の固定と染色によってのみ観察できます。泡状変性は、特定のレトロウイルス、パラミクソウイルス、フラビウイルスの特徴です。[2]
シンシチウム
シンシチウムは細胞融合や多核体形成としても知られています。この CPE では、4 つ以上の宿主細胞の細胞膜が融合し、少なくとも 4 つの核を持つ拡大した細胞が生成されます。大きな細胞融合は染色なしでも見えることがありますが、このタイプの CPE は通常、宿主細胞の固定と染色後に検出されます。ヘルペスウイルスは、他の形態の CPE と同様に細胞融合を特徴としています。一部のパラミクソウイルスは、この CPE のみを生成するため、細胞融合の形成によって識別される場合があります。[2]
封入体
封入体（細胞核または細胞質内の不溶性の異常構造）は、宿主細胞内の染色が変化した領域を示すため、染色でのみ確認できる場合があります。通常、封入体は、ウイルスタンパク質または核酸が合成されている、またはウイルス粒子が組み立てられている宿主細胞の領域を示します。また、場合によっては、封入体は活性ウイルスなしで存在し、ウイルスの瘢痕領域を示します。封入体はウイルス株によって異なります。単一または複数、小さいまたは大きい、円形または不規則な形状の場合があります。また、核内または細胞質内、好酸性または好塩基性である場合もあります。[2]
参照
参考文献
- ^ 「細胞変性効果（CPE）」ブリタニカ百科事典。 2014年11月19日閲覧。
- ^ abcdefghij Suchman, Erica; Blair, Carol. 「ウイルスの細胞変性効果プロトコル」ASM微生物ライブラリ。アメリカ微生物学会。2012年6月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年11月20日閲覧。
- ^ abcde バロン、サミュエル (1996)。「細胞への影響」。医療微生物学 (第 4 版)。TX: テキサス大学ガルベストン校医学部。ISBN 9780963117212. PMID 21413282 . 2014年11月19日閲覧。
- ^ ローラ・ルビア・ブラント;クアドリ、ラファエル。アビド、カリム。ジョストラ、エミリアーノ。男性、ピエール＝ジャン。メンサ、ジル。スパール、ローラン。ジャン・ピエール・ザルスキー。ベッティーナ・ボリッシュ。ハデング、アントワーヌ。黒人、フランチェスコ (2000)。 「肝細胞の脂肪変性は、C型肝炎ウイルス遺伝子型3の細胞変性効果です。」肝臓学ジャーナル。33 (1): 106–115。土井：10.1016/S0168-8278(00)80166-X。PMID 10905593。
- ^ McCormick, Kevin; Liu, Shufeng; Jacobs, Jana; Marques, Ernesto; Sluis-Cremer, Nicolas; Wang, Tianyi (2012). 「デングウイルスの新規阻害剤を特定するための堅牢な細胞変性効果に基づくハイスループットスクリーニングアッセイの開発」。抗菌剤および化学療法。56 (6): 3399–3401。doi : 10.1128 /AAC.06425-11。PMC 3370735。PMID 22391547。
- ^カーソン、スティーブン、ピルッチェロ、サミュエル (2013)。「HeLa 細胞の異質性とコクサッキーウイルス B3の細胞変性効果: 結果の実験室間再現性への影響」。医学ウイルス学ジャーナル。85 (4): 677–683。doi : 10.1002 / jmv.23528。PMID 23408555。S2CID 11280469 。