ウイルス培養

🧠 全体像：ウイルス培養 viral culture ウイルス培養（viral culture） viral culture（ウイルス培養） は、検体を培養細胞 cultured cell 培養細胞（cultured cell） cultured cell（培養細胞） へ接種して増殖させ、感染性のあるウイルスがそこに存在したことを直接証明できる唯一の検査である。対をなす核酸増幅検査nucleic acid amplification test, NAAT核酸増幅検査（nucleic acid amplification test, NAAT）nucleic acid amplification test, NAAT（核酸増幅検査）が死んだウイルスの核酸も区別なく拾うのに対し、培養で増えるということは生きたウイルスが感染性を保っていたことの証明になる。ただし感度・所要時間ではPCRPCR（polymerase chain reaction）に劣るため、現在は診断の第一選択ではなく、分離株isolate 分離株（isolate）isolate（分離株） そのものが必要な限られた目的に位置づけが移っている。

何を検出しているか

検体を感受性のある培養細胞 cultured cell 培養細胞（cultured cell） cultured cell（培養細胞） （細胞株cell line細胞株（cell line）cell line（細胞株））へ接種し、ウイルスが増殖する過程で細胞に生じる形態変化——細胞変性効果cytopathic effect 細胞変性効果（cytopathic effect）cytopathic effect（細胞変性効果） （CPE）——を顕微鏡で観察する。円形化spherization円形化（spherization）spherization（円形化）・多核巨細胞形成multinucleated giant cell formation多核巨細胞形成（multinucleated giant cell formation）multinucleated giant cell formation（多核巨細胞形成）・細胞融解cell lysis (cytolysis) 細胞融解（cell lysis (cytolysis)）cell lysis (cytolysis)（細胞融解） などCPEの現れ方はウイルスによって異なる。

• 細胞株cell line 細胞株（cell line）cell line（細胞株） の選択が結果を左右する：ウイルスごとに増殖できる細胞株 cell line 細胞株（cell line） cell line（細胞株） が異なり（組織指向性tissue tropism 組織指向性（tissue tropism）tissue tropism（組織指向性） の違いを反映）、検体に想定される病原体に合わせて複数の細胞株 cell line 細胞株（cell line） cell line（細胞株） へ同時に接種することが多い。適切な細胞株 cell line 細胞株（cell line） cell line（細胞株） を選ばなければ、感染性ウイルスinfectious virus 感染性ウイルス（infectious virus）infectious virus（感染性ウイルス） が存在してもCPEが現れず偽陰性になる。
• シェルバイアル法shell vial assayシェルバイアル法（shell vial assay）shell vial assay（シェルバイアル法）：検体を培養細胞 cultured cell 培養細胞（cultured cell） cultured cell（培養細胞） の単層へ遠心接種centrifugation-enhanced inoculation遠心接種（centrifugation-enhanced inoculation）centrifugation-enhanced inoculation（遠心接種）して吸着を促し、CPEが現れる前の段階でウイルス早期抗原viral early antigenウイルス早期抗原（viral early antigen）viral early antigen（ウイルス早期抗原）を蛍光抗体染色 fluorescent antibody staining 蛍光抗体染色（fluorescent antibody staining） fluorescent antibody staining（蛍光抗体染色） で検出する。CPE出現を待つ従来法が数日〜数週間を要するのに対し、シェルバイアル法shell vial assay シェルバイアル法（shell vial assay）shell vial assay（シェルバイアル法） は1〜2日まで短縮できる——迅速性と、生きたウイルスを見るという培養本来の性質を両立させた改良法である。

基準値と単位

定性検査qualitative test 定性検査（qualitative test）qualitative test（定性検査） であり、数値の基準範囲 reference range 基準範囲（reference range） reference range（基準範囲） は存在しない。判定は「CPEが出現したか」「シェルバイアル法shell vial assay シェルバイアル法（shell vial assay）shell vial assay（シェルバイアル法） なら早期抗原染色が陽性か」の二値で下される。所要日数がウイルス種で大きく異なる点は臨床的意味を持つ——単純ヘルペスウイルス herpes simplex virus, HSV 単純ヘルペスウイルス（herpes simplex virus, HSV） herpes simplex virus, HSV（単純ヘルペスウイルス） は比較的速く増殖するが、サイトメガロウイルスcytomegalovirus, CMVサイトメガロウイルス（cytomegalovirus, CMV）cytomegalovirus, CMV（サイトメガロウイルス）は従来法で数週間を要することもあり、水痘・帯状疱疹ウイルスvaricella-zoster virus 水痘・帯状疱疹ウイルス（varicella-zoster virus）varicella-zoster virus（水痘・帯状疱疹ウイルス） は細胞内にとどまりやすく分離率自体が低い。

陽性の意味

⭐ 陽性は感染性ウイルス infectious virus 感染性ウイルス（infectious virus） infectious virus（感染性ウイルス） の存在を示す。 これは核酸増幅検査 nucleic acid amplification test, NAAT 核酸増幅検査（nucleic acid amplification test, NAAT） nucleic acid amplification test, NAAT（核酸増幅検査） には無い情報で、培養が今も使われる理由そのものである。

核酸増幅検査nucleic acid amplification test, NAAT 核酸増幅検査（nucleic acid amplification test, NAAT）nucleic acid amplification test, NAAT（核酸増幅検査） は死んだウイルスの核酸も検出するため耐性試験の材料にならないが、培養で得られる分離株 isolate 分離株（isolate） isolate（分離株） は生きた病原体そのものである。単純ヘルペスウイルスherpes simplex virus, HSV 単純ヘルペスウイルス（herpes simplex virus, HSV）herpes simplex virus, HSV（単純ヘルペスウイルス） では、抗ウイルス薬感受性試験antiviral susceptibility testing 抗ウイルス薬感受性試験（antiviral susceptibility testing）antiviral susceptibility testing（抗ウイルス薬感受性試験） のために細胞培養 cell culture 細胞培養（cell culture） cell culture（細胞培養） が必要になることがある一方、その細胞培養 cell culture 細胞培養（cell culture） cell culture（細胞培養） 自体が臨床現場では利用できなくなりつつある——そのため感受性試験 susceptibility test 感受性試験（susceptibility test） susceptibility test（感受性試験） の実施可能性も限られ、実際には抗ウイルス薬への臨床反応で判断されることが多い¹。分子疫学molecular epidemiology分子疫学（molecular epidemiology）molecular epidemiology（分子疫学）・伝播クラスターtransmission cluster 伝播クラスター（transmission cluster）transmission cluster（伝播クラスター） の追跡で分離株 isolate 分離株（isolate） isolate（分離株） を用いる場面も、同じく分離株 isolate 分離株（isolate） isolate（分離株） そのものが目的の用途にあたる。

陰性の意味

陰性は除外にならない。感度を左右する要因は具体的である。

• 病期に強く依存する：単純ヘルペスウイルス herpes simplex virus, HSV 単純ヘルペスウイルス（herpes simplex virus, HSV） herpes simplex virus, HSV（単純ヘルペスウイルス） では新鮮 fresh 新鮮（fresh） fresh（新鮮） な水疱期の感度が高く、痂皮化crusting 痂皮化（crusting）crusting（痂皮化） した病変・再発病変recurrent lesion 再発病変（recurrent lesion）recurrent lesion（再発病変） では著しく低下する。同じ理由でツァンク試験Tzanck smearツァンク試験（Tzanck smear）Tzanck smear（ツァンク試験）の感度も治癒過程の病変で落ちる。
• 検体の採取・輸送：感染性を保ったまま検体を届ける必要がある——ウイルス輸送培地viral transport mediumウイルス輸送培地（viral transport medium）viral transport medium（ウイルス輸送培地）に入れ、冷蔵（凍結は避ける）で速やかに搬送する。核酸さえ分解しなければ検出できるNAATNAAT（nucleic acid amplification test）と異なり、培養は生きたウイルスの粒子構造が保たれていて初めて増殖できるため、凍結融解freeze-thaw 凍結融解（freeze-thaw）freeze-thaw（凍結融解） を繰り返すと感染性が失われ偽陰性になる。

⚠️ 測定上の注意

• 所要日数が長い。 従来法は数日〜数週間かかり、急性期の治療方針 treatment strategy 治療方針（treatment strategy） treatment strategy（治療方針） 決定には間に合わないことが多い。重症例・進行性疾患を疑う患者では、培養の結果を待って治療開始を遅らせない。
• バイオセーフティbiosafety バイオセーフティ（biosafety）biosafety（バイオセーフティ） 上の制約 Limitations制約（Limitations） Limitations（制約）。 病原性の高いウイルスや新興病原体 emerging pathogen 新興病原体（emerging pathogen） emerging pathogen（新興病原体） は、通常の臨床検査室で培養すること自体が推奨されない、または規制 Regulation 規制（Regulation） Regulation（規制） 上できない場合があり、参照検査機関reference laboratory 参照検査機関（reference laboratory）reference laboratory（参照検査機関） への搬送が必要になる。
• 培養できないウイルスが多い。 B型肝炎ウイルス、HPV、ノロウイルスなど、標準的な培養細胞 cultured cell 培養細胞（cultured cell） cultured cell（培養細胞） では増殖しない、または効率が悪すぎて実用にならないウイルスが多数あり、これらは最初から培養の対象にならない。
• 細胞株cell line 細胞株（cell line）cell line（細胞株） の質に結果が左右される。 継代数passage number継代数（passage number）passage number（継代数）・培養状態が悪い細胞株 cell line 細胞株（cell line） cell line（細胞株） では感受性が落ち、感染性ウイルスinfectious virus 感染性ウイルス（infectious virus）infectious virus（感染性ウイルス） があっても検出できないことがある。

経時変化とモニタリング

単回の陽性/陰性で完結する検査であり、経時的serial 経時的（serial）serial（経時的） な数値推移という概念は基本的に持たない。位置づけの変化を時間軸で見る方が実用的である。

• 単純ヘルペスウイルスherpes simplex virus, HSV単純ヘルペスウイルス（herpes simplex virus, HSV）herpes simplex virus, HSV（単純ヘルペスウイルス）・水痘帯状疱疹ウイルスvaricella-zoster virus (VZV)水痘帯状疱疹ウイルス（varicella-zoster virus (VZV)）varicella-zoster virus (VZV)（水痘帯状疱疹ウイルス）：現在は型特異的な核酸増幅検査 nucleic acid amplification test, NAAT 核酸増幅検査（nucleic acid amplification test, NAAT） nucleic acid amplification test, NAAT（核酸増幅検査） が診断の標準で、培養はPCRが使えない状況の代替にとどまる¹。
• サイトメガロウイルスcytomegalovirus, CMVサイトメガロウイルス（cytomegalovirus, CMV）cytomegalovirus, CMV（サイトメガロウイルス）：かつては培養（シェルバイアル法shell vial assay シェルバイアル法（shell vial assay）shell vial assay（シェルバイアル法） を含む）が中心だったが、pp65抗原血症法pp65 antigenemia assaypp65抗原血症法（pp65 antigenemia assay）pp65 antigenemia assay（pp65抗原血症法）・定量的核酸増幅検査 nucleic acid amplification test, NAAT 核酸増幅検査（nucleic acid amplification test, NAAT） nucleic acid amplification test, NAAT（核酸増幅検査） に置き換わった。培養は感度の低さと処理時間の長さから、モニタリング目的では時代遅れとされている²。
• 呼吸器ウイルスrespiratory virus呼吸器ウイルス（respiratory virus）respiratory virus（呼吸器ウイルス）：迅速抗原検査 rapid antigen detection test, RADT 迅速抗原検査（rapid antigen detection test, RADT） rapid antigen detection test, RADT（迅速抗原検査） と多項目の核酸増幅検査 nucleic acid amplification test, NAAT 核酸増幅検査（nucleic acid amplification test, NAAT） nucleic acid amplification test, NAAT（核酸増幅検査） パネルが主流になり、培養は日常診療からほぼ退いた。
• 今も培養が要る場面：ワクチン株 vaccine strain ワクチン株（vaccine strain） vaccine strain（ワクチン株） の性状確認、新興感染症で検証済みの核酸増幅検査アッセイ nucleic acid amplification test assay 核酸増幅検査アッセイ（nucleic acid amplification test assay） nucleic acid amplification test assay（核酸増幅検査アッセイ） がまだ存在しない初期段階の病原体同定 pathogen identification 病原体同定（pathogen identification） pathogen identification（病原体同定） など、分離株isolate 分離株（isolate）isolate（分離株） そのものが目的の場面では今も唯一の手段である。

まとめ

• ウイルス培養viral culture ウイルス培養（viral culture）viral culture（ウイルス培養） は感染性のあるウイルスの存在を証明できる唯一の検査で、核酸のみを検出するNAATと対をなす。
• 従来法はCPE出現を待つため数日〜数週間かかるが、シェルバイアル法shell vial assay シェルバイアル法（shell vial assay）shell vial assay（シェルバイアル法） （遠心接種centrifugation-enhanced inoculation 遠心接種（centrifugation-enhanced inoculation）centrifugation-enhanced inoculation（遠心接種） ＋早期抗原染色）は1〜2日に短縮できる。
• 陽性で得られる分離株 isolate 分離株（isolate） isolate（分離株） は、抗ウイルス薬感受性試験antiviral susceptibility testing抗ウイルス薬感受性試験（antiviral susceptibility testing）antiviral susceptibility testing（抗ウイルス薬感受性試験）・型別・分子疫学molecular epidemiology 分子疫学（molecular epidemiology）molecular epidemiology（分子疫学） に使える——これが今日も培養が残る理由。
• 陰性は病期・検体の質（輸送培地transport medium輸送培地（transport medium）transport medium（輸送培地）・冷蔵・凍結融解freeze-thaw 凍結融解（freeze-thaw）freeze-thaw（凍結融解） の回避）に強く依存し、除外の根拠にならない。
• ⚠️ 所要日数の長さ、バイオセーフティbiosafety バイオセーフティ（biosafety）biosafety（バイオセーフティ） 上の制約 Limitations制約（Limitations） Limitations（制約）、培養できないウイルスが多いこと、細胞株cell line 細胞株（cell line）cell line（細胞株） の質に注意する。
• HSVHSV（herpes simplex virus）/VZVVZV（varicella-zoster virus）はPCRが、CMVCMV（cytomegalovirus）は抗原血症法・定量PCRquantitative PCR 定量PCR（quantitative PCR）quantitative PCR（定量PCR） が培養に取って代わった。今は分離株 isolate 分離株（isolate） isolate（分離株） そのものが必要な限られた場面に残る。