ウイルスプラーク

ウイルスプラーク（Viral plaque）

ウイルスプラークとは、細胞培養においてウイルスが宿主細胞に感染・増殖する過程で、周囲の細胞を破壊することにより形成される細胞死滅領域のことです。特にバクテリオファージ（細菌に感染するウイルス）の研究において「溶菌斑」とも呼ばれ、培地上の細菌層に透明な円形の斑点として観察されます。

形成メカニズム

ウイルスが特定の宿主細胞に感染すると、その細胞内で自身の遺伝情報を複製し、新たなウイルス粒子を大量に産生します。多くのウイルス、特に溶菌性のウイルスは、最終的に宿主細胞を破壊（溶菌）して外へ放出されます。放出されたウイルス粒子は、周囲のまだ感染していない細胞に次々と感染し、同様のプロセスを経て細胞破壊を引き起こします。この感染と破壊のサイクルが一箇所で繰り返されることにより、最初に感染が起こった細胞を中心として、周囲に細胞が死滅した領域が徐々に広がっていきます。この細胞死滅領域が、栄養培地上などで可視化されたものがウイルスプラークです。

検出と観察

ウイルスプラークは、細胞培養が行われている培地（寒天などが用いられることが多い）上に、細胞が密に生育している部分とは異なる明確な領域として観察されます。バクテリア培養における細菌のコロニーを数えるのと同様に、比較的大きなプラークであれば肉眼で確認できることもあります。専用のコロニーカウンターが検出に用いられる場合もあります。

しかし、プラークのサイズが小さい場合や、宿主細胞の種類によっては、肉眼での観察が難しいこともあります。その場合は、顕微鏡を用いた観察や、プラークを識別しやすくするための染色法が用いられます。例えば、真核細胞の培養では細胞染色色素であるニュートラルレッドが、細菌の培養ではギムザ染色などが利用されることがあります。また、特定のウイルス粒子や感染細胞を特異的に検出するために、免疫蛍光法などの手法が用いられることもあります。

定量化への応用

ウイルスプラークの数を数えることは、試料中に含まれる感染性ウイルスの量を測定する上で非常に重要な方法です。「プラーク形成単位（PFU: Plaque-Forming Unit）」として表現されるこの定量法は、一定量のウイルス懸濁液を細胞培養に接種し、形成されたプラークの数を数えることで、元の懸濁液中の感染性ウイルス粒子数を推定するものです。これにより、ウイルスの力価（タイター）を知ることができ、ウイルスの増殖実験や薬剤の効果評価などに広く利用されています。プラークアッセイは、特定のウイルス粒子が存在するだけでなく、それが実際に宿主細胞に感染し、複製して子孫ウイルスを産生する「感染性」を持つかどうかの指標となる点が特徴です。

プラークの外観の多様性

ウイルスプラークの見た目は、感染する宿主細胞の種類、ウイルスの種類、および培養条件によって多様に変化します。プラークが完全に透明に見える場合と、細胞の残骸や生存細胞が混じって濁って見える場合があります。

透明なプラーク: 宿主細胞を効率的かつ完全に破壊する能力が高い（毒性が強い、あるいは溶菌性が強い）ウイルスによって形成されます。プラーク領域内の細胞がほぼ完全に死滅し、培地がクリアに見える状態です。
濁ったプラーク: ウイルスの細胞破壊能力が比較的弱い場合や、感染しても一部の細胞が生き残る場合（例えば、ウイルスが細胞に組み込まれて共存する溶原性を示すバクテリオファージなど）、あるいは細胞の増殖速度を低下させるにとどまるようなウイルスによって形成されます。プラーク領域内に細胞の残骸や生存細胞が含まれるため、完全に透明にはならず濁って見えます。

また、溶原性を示すバクテリオファージの中には、透明な環状構造の中にまだらな斑点が見られるような特徴的なプラークを形成するものもあります。このように、プラークの外観を観察することは、ウイルスの生物学的な性質を推測する手がかりにもなります。

ウイルスプラークは、ウイルスの存在を視覚的に確認し、その感染性を評価し、量を測定するための基本的ながら強力なツールとして、ウイルス学の研究において不可欠な役割を果たしています。

• ---

関連項目

バイオアッセイ

参考文献

ウイルス学の教科書や関連文献

外部リンク

* Bacteriophage plaques in agar の画像 (例: [外部サイトへのリンク])

（注: 上記の外部リンクは例であり、実際の有効なリンク先を示すものではありません。）

もう一度検索