神経ウイルス学

神経ウイルス学は、臨床神経科学、ウイルス学、免疫学、分子生物学を融合した学際的な分野です。この分野の主な焦点は、神経系に感染するウイルスの研究です。さらに、神経解剖学的経路の追跡、遺伝子治療、そして有害な神経細胞集団の除去を目的としたウイルスの利用についても研究されています。[ 1 ]

概要

神経ウイルス学の分野は、過去 30 年以内に形成されました。[ 1 ]この分野は、多数のウイルスが神経組織に侵入して潜伏感染を確立するだけでなく、生命を脅かす急性感染も引き起こす可能性があるという発見に基づいて設立されました[ 2 ] 。このようなウイルスは、神経変性疾患[ 4 ]や認知障害[ 5 ]などの急性および緩徐、慢性、または進行性の神経系疾患[ 3 ]を引き起こすことが示されています。神経ウイルス学は、ウイルス学、神経科学、神経学、免疫学、および分子生物学の関連分野を統合しています。この分野の主な焦点は、ウイルスによって引き起こされる神経系疾患の分子的および生物学的基礎を研究することです。これに加えて、この分野では、これらのウイルスを神経解剖学的経路のトレーサーとして、および遺伝子治療のベクターとして使用することを研究しています。

この分野では、神経画像診断、脳組織または脳脊髄液からのウイルスの分離、血清および脳脊髄液の血清学的検査、および組織の顕微鏡検査を利用して神経系感染症を診断します。

歴史

神経ウイルス学が正式な分野として認められたのは、ここ30年ほどのことである[ 1 ] 。しかし、神経ウイルス学の真の起源は、一部のウイルスが神経系組織に親和性を持つ可能性があるという発見にあると言える。この発見は、1880年代後半の狂犬病に関する研究でなされた[ 6 ]。

1881年、ルイ・パスツールは狂犬病を研究し、中枢神経系が病気の進行に重要な役割を果たしていることを実証しました。[ 7 ]この発見に続き、1890年にシャファーは狂犬病ウイルスが神経ネットワークを介して広がるという組織学的証拠を示しました。

1929年、ハインリヒ・ペッテは神経系の炎症性疾患の最初の分類基準を確立しました。この分類では、疾患を灰白質急性炎症性疾患と白質急性炎症性疾患の2つのグループに分けました。灰白質急性炎症性疾患は、ミエリンは損なわれずにニューロンが損傷することを特徴とする一方、白質急性炎症性疾患は、ミエリンの破壊を特徴とし、ニューロンは損なわれずに残ることを特徴とするものでした。[ 6 ] : 4

1938年、スビンとオリツキーは、体内でのウイルスの分布は侵入のメカニズムに依存することを発見しました。[ 6 ] : 6

1965年、ズーラインとチョウは、ミエリンの破壊はウイルスに対する自己免疫反応だけでなく、ウイルスの一次感染によっても起こり得ることを明らかにした。[ 6 ] : 8

神経ウイルス学の分野の研究のほとんどは1980年代後半から1900年代にかけて行われました。[ 6 ]：10

1999年より、国際神経ウイルス学会は神経ウイルス学のパイオニア賞を授与し、この分野に大きく貢献した個人を表彰しています。[ 8 ]

研究対象となった主要なウイルス

DNAウイルスファミリー

ヘルペスウイルス

ポリオーマウイルス

  • JCウイルス（JCV）
    • 進行性多巣性白質脳症および脱髄と関連している[ 3 ]：343

RNAウイルスファミリー

ラブドウイルス

    • 狂犬病ウイルス
      • 神経機能障害を引き起こす[ 12 ]

パラミクソウイルス

  • 麻疹ウイルス
    • 神経学的欠損の主な原因である[ 9 ]：401
  • おたふく風邪ウイルス
    • ウイルス性無菌性髄膜炎および脳炎の主な原因である[ 9 ]：1431

レトロウイルス

  • ヒト免疫不全ウイルス（HIV）
    • 認知機能障害と関連している

神経系へのウイルスの侵入

ウイルスは神経系への侵入を容易にするメカニズムを進化させてきました。ウイルスの侵入経路としては、経神経伝播と血行伝播の2つが主に特定されています。

経神経伝播

神経細胞を介した感染拡大のメカニズムはまだ完全には解明されていないが、ウイルスが神経の軸索を伝わって免疫系から逃れることで感染が広がると考えられている。[ 13 ]

血行性転移

ウイルスが血行性伝播によって脳に侵入する主な経路は2つあると考えられています。1つ目は、免疫細胞に感染し、そこからウイルスが神経組織に運ばれることです。ウイルスの例として、B細胞に感染するJCウイルスや、CD4 T細胞とマクロファージに感染して脳に侵入するHIVなどが挙げられます。2つ目は、遊離ウイルスとして、あるいは白血球に感染して毛細血管を通過することです。[ 9 ] : 23

神経系への感染の利点

ニューロンには、キラー細胞にウイルスペプチドを表面提示するために必要な分子がないため、ウイルスが複製するための安全な場所となる。ウイルスはニューロンに侵入すると、宿主の生涯にわたって持続し、ニューロンの機能や神経系の恒常性を乱す因子に影響を与え、神経系疾患を引き起こす可能性がある。[ 9 ] : 26

神経ウイルス感染症の診断に使用されるツール

神経系のウイルス感染症の診断において、非常に貴重な診断ツールがいくつかあります。かつては、診断のためのサンプル採取には、脳生検など、より侵襲性の高い方法が必要でした。現在では、技術の進歩により、神経画像検査や脳脊髄液（CSF） の分析など、より侵襲性の低い方法がより頻繁に使用されています。

神経画像

CTスキャンとMRIスキャンは、中枢神経系のウイルス感染によって引き起こされる炎症や病変を可視化するのに有用です。MRIは、CTスキャンでは明確に区別できない深部白質や側頭葉の病変を可視化するために使用されます。[ 14 ]

腰椎穿刺と髄液分析

この方法は、中枢神経系のウイルス感染症の診断に有用です。髄液検査では通常、患者の髄液中の総白血球数、血糖値、タンパク質濃度を測定します。中枢神経系のウイルス感染は、総白血球数の増加とタンパク質濃度の上昇につながる傾向があります。一方、ウイルス感染はブドウ糖消費量の増加に伴い、ブドウ糖濃度を低下させる傾向があります。

ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を用いた髄液核酸増幅

PCRは髄液中の特定のDNAウイルスを迅速に同定するために頻繁に用いられ、逆転写PCRは髄液中のRNAウイルスを同定するために一般的に用いられます。[ 15 ] この診断ツールの精度は、髄液中に存在するウイルス量によって制限されます。中枢神経系感染症では、ウイルスの複製は早期にピークに達し、その後検出限界以下まで減少する傾向があります。症状発現後5日以内、つまりウイルスの複製が減少する前であれば、PCR検査は中枢神経系感染症の検出率を高めます。[ 16 ]

血清学

PCR 分析で陰性の結果が得られた場合、血清学的検査はCNS のウイルス感染の診断に役立ちます。

脳生検

近年、より侵襲性の低い診断技術の発達により、脳生検は神経系のウイルス感染症の診断にはあまり用いられなくなっています。[ 9 ] : 35 しかし、中枢神経系のウイルス感染症の中には、組織学的および電子顕微鏡的所見がなければ診断できないものもあります。このような場合、脳生検は、患者が重篤な神経疾患を患い、緊急の治療を必要とし、代替法では明確な診断に至らず、脳生検で得られる情報がリスクを上回る場合にのみ行われます。

研究と治療

中枢神経系感染症の治療における抗ウイルス薬の使用

多発性硬化症およびエイズ性認知症の両方において、抗ウイルス療法は治療効果がないことが判明しています。多発性硬化症患者において、アシクロビルを用いたEBVの抗ウイルス療法はプラセボと有意差を示しませんでした。[ 11 ]エイズ性認知症患者では、抗レトロウイルス療法にもかかわらず、中枢神経系機能が低下したままです。[ 17 ]

遺伝子治療におけるウイルスの利用

HSV-1は、ニューロンへの遺伝子送達に利用可能な有望な遺伝子治療薬です。この治療法は、代謝性脳疾患、神経変性疾患の治療、あるいは神経疾患における脳組織の修復促進に利用できる可能性があります。[ 9 ]：121

分野の将来

神経系の新しいウイルスやウイルス感染は今後も出現し続け、神経ウイルス学の分野はこれらの増大するニーズを満たすために絶えず拡大していかなければならない。[ 9 ]：v 神経系に感染するウイルスの研究への関心は過去40年間で劇的に高まってきたが、この分野の継続的な進歩には3つの重要な要素がある。

  1. 研修: 新しい研究者や臨床医は、神経疾患の進行におけるウイルス感染の重要性について研修を受ける必要があります。
  2. テクノロジー: 研究の進歩に役立つ新しいテクノロジーを改良し、開発する必要があります。
  3. 治療法の開発：研究によって得られた知見は神経疾患の治療に応用されるべきである。

参照

参考文献

  1. ^ a b c Johnson, R (1995). 「神経ウイルス学：新たな学問分野の進化」Journal of Neurovirology , 1(2).
  2. ^ https://www.who.int/news/item/17-02-2025-who-launches-new-technical-brief-on-encephalitis
  3. ^ a b c d McKendall, RとStroop, W (1994). 「神経ウイルス学ハンドブック」
  4. ^ Levine, KS, Leonard, HL, Blauwendraat, C., Iwaki, H., Johnson, N., Bandres-Ciga, S., ... & Nalls, MA (2023). 国立バイオバンクにおけるウイルス曝露と神経変性疾患リスク. Neuron, 111(7), 1086-1093.
  5. ^ Bouget, J., Partiot, E., Gaudin, R. (2025). ウイルス感染が神経回路を再編するとき：認知ウイルス学に向けて. Trends in Neurosciences.
  6. ^ a b c d e Gosztonyi, G (2001).神経系のウイルス感染における神経細胞障害のメカニズム.
  7. ^ GM Baer,​​ TR Shanthaveerappa, GH Bourne (1965). 「ラットにおける固定狂犬病ウイルスの病原性に関する研究」 Bull. Org. mond. Sante , 33(783).
  8. ^ 「国際神経ウイルス学会」 .
  9. ^ a b c d e f g h Nath A, Berger J (2003).臨床神経ウイルス学.
  10. ^ Mueller N, Gilden D, Cohrs R, (2008). 「水痘帯状疱疹ウイルス感染症：臨床的特徴、疾患の分子病態、潜伏期間」 Neurologic Clinics . 26(675).
  11. ^ a b Lincoln J, Hankiewicz K (2008). 「エプスタイン・バーウイルスまたは犬ジステンパーウイルスは多発性硬化症を引き起こす可能性があるか？」Neurologic Clinics 26(699).
  12. ^ Jackson A. (2008)「狂犬病」神経クリニック. 26(717).
  13. ^ Wright E, Brew B, Wesselingh S (2008). 「神経系のウイルス感染の病因と診断」 Neurologic Clinics . 26 (617).
  14. ^ Wright, E et al (2008).神経系ウイルス感染症の病因と診断. 26(617).
  15. ^ Irani, D (2008). 「無菌性髄膜炎とウイルス性脊髄炎」 Neurologic Clinics , 26(635).
  16. ^ Davies NW, Brown LJ, Irish D, et al. (2005). 「中枢神経系感染症が疑われる患者の脳脊髄液中のウイルスのPCR検出に影響を与える因子」 Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry . 76 (82).
  17. ^ Ferris M, Mactutus C, Booze R (2008). 「HIV、乱用精神刺激薬の神経毒性プロファイル、そしてそれらの脳への協調的影響：神経エイズにおけるドーパミン系脆弱性の現状」 Neuroscience and Biobehavioral Reviews 32(883).
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