ウイルスは最も小さな微生物群の1つであり，典型的な大きさは直径0.02～0.3μmであるが，最大では1μmに及ぶ非常に大きなウイルス（例，メガウイルス，パンドラウイルス）も近年発見されている。ウイルスは世界中に存在するが，生まれつきの抵抗力，以前の感染またはワクチンによる免疫，衛生対策およびその他の公衆衛生管理対策，ならびに抗ウイルス薬の予防投与によって，ウイルスの拡大が制限される。数百種類のウイルスがヒトに感染する。
ウイルスの複製は完全に（細菌，植物，または動物の）細胞に依存する。一部のウイルスは，タンパク質および脂質で構成される外被（エンベロープ）がタンパク質の複雑な構造体（カプシド）とゲノムRNAまたはDNAを取り囲む構造をしており，さらにウイルス複製の最初のステップに必要な酵素を有しているものもある。
ウイルスの分類は，ゲノムの性質および構造と複製の方法を考慮に入れつつ基本的にはゲノム配列に基づくものとなっており，引き起こす疾患に基づいて分類されているわけではない（International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV)を参照）。すなわち，DNAウイルスとRNAウイルスに分けられ，それぞれについて遺伝物質が一本鎖の場合と二本鎖の場合がある。一本鎖RNAウイルスはさらに，プラス鎖RNAウイルスとマイナス鎖RNAウイルスに分けられる。プラス鎖RNAウイルスは，メッセンジャーRNA（mRNA）として機能することができる一本鎖RNAゲノムを有しており，それが直接翻訳されてアミノ酸配列に従ったタンパク質が産生される。マイナス鎖RNAウイルスは，一本鎖のマイナス鎖ゲノムを有し，まず相補的なプラス鎖アンチゲノムが合成されなければならず，それを用いてゲノムのマイナス鎖RNAが産生される。
ウイルスゲノムは小さく，RNAウイルスのゲノムは3.5kb（一部のレトロウイルス）から27kb（一部のレオウイルス）であり，DNAウイルスのゲノムは5kb（一部のパルボウイルス）から280kb（一部のポックスウイルス）である。このようにゲノムのサイズが小さいことと，塩基配列決定技術の現在の進歩を考慮すると，将来的にはウイルスゲノムの部分配列または全配列を決定することが，疾患のアウトブレイクに関する疫学的調査における必須の要素になると考えられる。
レトロウイルスと呼ばれる特定の一本鎖プラス鎖RNAウイルスは，大きく異なる方法で複製する。レトロウイルスの例としては，ヒト免疫不全ウイルスやヒトT細胞白血病ウイルスなどがある。レトロウイルスは逆転写によりRNAゲノムの二本鎖DNAコピー（プロウイルス）を作製し，それが宿主細胞のゲノムに挿入される。逆転写はウイルスが殻内に保持する逆転写酵素を用いて行われる。プロウイルスが宿主細胞DNAに一旦組み込まれると，通常の細胞機構によって転写され，ウイルスタンパク質および遺伝物質が産生される。
生殖細胞系列の細胞がレトロウイルスに感染すると，組み込まれたプロウイルスは内在性レトロウイルスとして定着し，子孫に伝達される可能性がある。ヒトゲノムの配列決定により，ヒトゲノムの約8％が内在性レトロウイルス塩基配列で構成されることが判明しており，これはヒトが進化の過程でレトロウイルスと遭遇したことを表している(1)。一部の専門家は，多発性硬化症，特定の自己免疫疾患，および種々のがんなど病因不明の疾患の中には，内在性レトロウイルスによって引き起こされているものがあると推測している。少数の内在性ヒトレトロウイルスは転写活性を保っており，機能タンパク質を産生する（例，ヒト胎盤構造に寄与するシンシチン）(2)。
RNA転写にはDNA転写にあるようなエラーチェック機構がないため，RNAウイルス，とりわけレトロウイルスは特に変異を起こしやすい。
ウイルス感染の機序としては，まずウイルスが宿主細胞表面に複数種類が発現しているレセプター分子のいくつかに付着する。次に，ウイルスDNAまたはRNAが宿主細胞に侵入して外被から分離（脱殻）し，特異的酵素を要する過程を経て宿主細胞内で複製される。DNAウイルスの複製は典型的には宿主細胞の核内で起こり，RNAウイルスの複製は典型的には細胞質内で起こる。次に，新たに合成されたウイルス成分が会合して完全なウイルス粒子になる。宿主細胞は典型的には死滅し，新しいウイルスが放出されて他の宿主細胞に感染する。ウイルス複製の各ステップにはそれぞれ異なる酵素および基質が関与しており，それらは感染過程を阻害する上での鍵となる。
ウイルス感染症の転帰は著しく多様である。多くの感染は短い潜伏期間の後に急性疾患を引き起こすが，一部の感染は症状がないか，あっても軽度で気づかれない場合がある。多くのウイルス感染は，免疫系によって排除されるが，一部は潜伏状態でとどまり続け，また一部は慢性疾患を引き起こす。
（ウイルス性疾患の種類も参照のこと。）
ウイルス感染の経時的パターン
潜伏感染の状態では，ウイルスDNAまたはRNAが宿主細胞内にとどまる一方，長期間にわたって，ときに何年もの間，複製することも疾患を引き起こすこともない状態が続く。ウイルスの潜伏感染では，無症状の期間も伝染力が維持される場合があり，このことがヒトからヒトへの伝播を促進する要因となる。ときに，誘因（特に免疫抑制）によって再活性化が引き起こされる。
潜伏感染をする一般的なウイルスとしては以下のものがある：
パポバウイルス（パピローマウイルスとポリオーマウイルスの2つのサブグループで構成される）
エボラウイルスは，人体の免疫特権部位（例，精巣，眼）で存続するようである(3)。
非常に長い潜伏期間の後，中枢神経系でウイルスが再活性化されることで発生する疾患もある。具体的な疾患としては以下のものがある：
進行性多巣性白質脳症（ポリオーマウイルス科に属するJC［John Cunningham］ウイルスによる）
亜急性硬化性全脳炎（麻疹ウイルスによる）
進行性風疹全脳炎（風疹ウイルスによる）
帯状疱疹（水痘帯状疱疹ウイルスによる）
慢性ウイルス感染症は，感染性のあるウイルス排出が長期にわたり持続することを特徴とし，その例としては風疹ウイルスまたはサイトメガロウイルスの先天性感染症やB型またはC型肝炎ウイルスの持続感染などが挙げられる。HIVは潜伏感染および慢性感染の両方を引き起こしうる。
ウイルスの伝播様式
伝播様式はウイルス毎に異なり，複数の伝播様式をもつウイルスもある。
主にヒトに感染するウイルスは，しばしば気道を介して伝播する。これは感染者が会話，くしゃみ，または咳嗽によって呼吸器飛沫を排出した場合に起こる可能性があり，飛沫が短い距離を移動することで，眼や鼻，口などの粘膜表面を介した他者への伝播が生じる可能性がある（例，インフルエンザ，RSウイルス［RSV］）。空気感染では，飛沫または粒子が空気中に長時間浮遊して離れた場所に移動し，他者がそれを吸い込むことで感染が生じる（例，麻疹，水痘帯状疱疹ウイルス）。SARS-CoV-2は飛沫または空気感染で伝播する可能性がある。
媒介物を介した伝播は，病原体の直接排出または感染者の手の接触により表面（例，ドアノブ，テーブル，医療器具）が汚染されることで発生する（例，ノロウイルス，ライノウイルス）。
糞口感染もよくみられ，食物，水，または手を汚染した便が摂取されることで発生する（例，ノロウイルス，特定のエンテロウイルス）。
血液感染は，血液またはその他の体液を介したウイルスの伝播によって起こる（例，HIV，A型，B型，C型，およびE型肝炎ウイルス）。特定のアルボウイルスも血液または体液を介して伝播することがあり，具体的にはチクングニアウイルス，デングウイルス，ウエストナイルウイルス，ジカウイルスなどがある。血液媒介ウイルスのリスクから，輸血用に収集された血液には厳格な検査が実施される（感染症伝播の検査の表を参照）。
感染した妊婦（多くの場合は一次感染）から妊娠中に胎児に母子感染（垂直感染）が起こることがある。分娩中の血液または腟分泌物との接触や母乳を介して子への伝播が起こる可能性もある。
一部のウイルスでは，粘膜同士の接触を介した血液または体液（例，腟分泌物，精液）の移行によって，性感染が起こる可能性がある（例，ヒトパピローマウイルス，単純ヘルペスウイルス，ジカウイルス，エボラウイルス）。
サイトメガロウイルスとエプスタイン-バーウイルスは，組織の移植によって最もよく伝播されるウイルスである。同様のウイルスとしては，ほかにも以下のものがある：
多くのウイルスは，蚊（例，チクングニアウイルス，ジカウイルス）やダニ（例，ダニ媒介性脳炎ウイルス）などの節足動物によって媒介される（World Health Organization (WHO): Vector-borne diseasesを参照）。昆虫が病原性の細菌や寄生虫の媒介生物となる場合もあり，また最近になってコウモリが多くの哺乳類ウイルスの宿主として同定されており，そのようなウイルスとしては狂犬病ウイルスが最も一般的であるが，他の重篤なヒト感染症の原因ウイルス（例，SARS-CoV-2，エボラウイルス）もこれに含まれる。
人畜共通ウイルスは動物の体内で増殖した後，ヒトに直接伝播するか，媒介生物または中間宿主を介してヒトに伝播する。例えば，中東呼吸器症候群コロナウイルス（MERS-CoV）は，感染したラクダとの直接接触を介してヒトコブラクダからヒトに伝播する可能性がある。ウエストナイルウイルスでは，鳥類が最も重要な病原体保有生物であり，感染した鳥類から吸血する蚊が媒介生物となり，そこで感染した蚊がヒトやその他の哺乳類にウイルスを伝播する可能性がある。
ウイルスとがん
一部のウイルスは発がん性を有し，特定のがんの直接的原因または素因となる：
参考文献
1.Suntsova M, Garazha A, Ivanova A, Kaminsky D, Zhavoronkov A, Buzdin A.Molecular functions of human endogenous retroviruses in health and disease. Cell Mol Life Sci.2015;72(19):3653-3675.doi:10.1007/s00018-015-1947-6
2.Dupressoir A, Lavialle C, Heidmann T.From ancestral infectious retroviruses to bona fide cellular genes: role of the captured syncytins in placentation. Placenta.33(9):663-671, 2012.doi:10.1016/j.placenta.2012.05.005
3.Schindell BG, Webb AL, Kindrachuk J.Persistence and sexual transmission of filoviruses.Viruses.10(12):683, 2018.doi: 10.3390/v10120683
ウイルス感染症の診断
ウイルス感染症とその関連疾患は，以下のような様々な方法で診断することができる：
感染の可能性が高い曝露歴（特に流行中）（例，インフルエンザ，ノロウイルス，SARS-CoV-2の場合）または特徴的な症候（例，麻疹，風疹，突発性発疹，伝染性紅斑，水痘の場合）に基づく臨床診断
血液またはその他の検体（例，喀痰）の検査
ウイルスに対する臨床検査の手法は，対象とするウイルスと医療環境内での各手法の利用可能性によって異なる。選択肢としては以下のものがある：
PCR法などの核酸増幅検査（NAAT）による特異的なウイルス検出
ウイルスタンパク質に対する抗原検出検査
血清学的検査による抗体の検出
細胞培養でウイルスを増殖させるウイルス培養
蛍光標識した抗体を用いる直接蛍光抗体（DFA）法によるウイルス抗原の検出
検査による確定診断が必要となる主な状況は，特異的な治療が助けになりうる場合と，ウイルスが公衆衛生上脅威となる可能性がある場合である。米国では，多くのウイルスに対する検査が大半の病院検査室で実施できるが，頻度の低い疾患（例，狂犬病，東部ウマ脳炎，ヒトパルボウイルスB19）については，検体を州の公衆衛生研究所または米国疾病予防管理センターに送付する必要がある。検査する検体は，対象とするウイルスと検査法に応じて，血液，喀痰，組織，またはその他の検体となる。
NAATは感度および特異度が高く，結果は検査内容に応じて，1～2時間で得られる場合もあれば，12時間以上かかる場合もある。抗原検査は通常，迅速なスクリーニングのために用いられ，15分以内に結果が出るものもあるが，この種の検査はNAATと比較して感度または特異度が低いことがある。DFA法は迅速であるが，利用可能なウイルスの数が限られており，PCR法と比較して感度が低い。ウイルス培養は，実施に時間がかかり，訓練にかかる時間も多く，より高度な封じ込め設備を必要とする場合もあることから，あまり用いられていないが，ゴールドスタンダードの検査と考えられている。
急性期および回復期血清で抗体を検出する血清学的検査は，感度および特異度が高い可能性があるが，長い時間を要する；一部のウイルス，特にフラビウイルス科のウイルスは交差反応によって診断を混同させる。
電子（光学ではない）顕微鏡による病理組織学的検査で，ときに特徴的な細胞変化を検出できる。
具体的な診断手順については，感染症の臨床検査診断を参照のこと。
ウイルス感染症の治療
抗ウイルス薬
抗ウイルス薬の開発および使用は急速に進歩している。抗ウイルス薬の機序では，ウイルス複製の様々な段階を標的にすることができる。以下のものがある：
ウイルス粒子の宿主細胞膜への付着またはウイルス核酸の脱殻を阻害する
ウイルス複製に必要な細胞側の受容体または因子を阻害する
宿主細胞で産生され，ウイルスの複製には必須であるが正常な宿主細胞の代謝には必須でない，ウイルスにコードされた特定の酵素およびタンパク質を阻害する
抗ウイルス薬は，ヘルペスウイルス（サイトメガロウイルスを含む），呼吸器系ウイルス（SARS-CoV-2を含む），HIV，B型慢性肝炎，およびC型慢性肝炎の治療または予防に使用されることが最も多い。しかしながら，一部の薬剤はこれら以外の多くのウイルスにも効果的である。例えば，HIVに効果を示す薬剤の一部は，B型肝炎など他のウイルス感染症にも使用されている。
インターフェロン
インターフェロンは，ウイルスまたは他の異物抗原に反応して，感染した宿主細胞から放出される物質である。
多数の異なるインターフェロンが存在するが，ウイルスRNAの翻訳および転写を阻害することで，正常な宿主細胞の機能を妨げずにウイルス複製を停止させるなど多数の作用を有する。
インターフェロンによる治療では，インターフェロンをポリエチレングリコールに結合させた製剤（ペグ製剤）がときに使用されるが，この結合により緩徐かつ持続的な放出が可能になる。
ときにインターフェロンで治療されるウイルス疾患として，以下のものが挙げられる：
インターフェロンの有害作用には発熱，悪寒，筋力低下，筋肉痛などの症状があり，典型的には初回の注射から7～12時間後に始まり，最長12時間持続する。抑うつ，肝炎，および高用量では骨髄抑制も発生する可能性がある。
抗体
一部のウイルス感染症（例，ザイールエボラウイルス感染症，RSウイルス［RSV］，狂犬病ウイルス）の治療には，回復期血清抗体およびモノクローナル抗体が使用できる。
ウイルス感染症の予防
ワクチン
ワクチンは接種した人の免疫系を刺激して，ウイルスの感染や重症化を予防する。ウイルスを対象として一般に使用されているワクチンとして，以下のものがある：
日本脳炎
ダニ媒介性脳炎（米国では入手できない）
アデノウイルス，天然痘，およびエムポックスのワクチンが使用可能となっているが，それらは高リスク群（例，アウトブレイク時に感受性の高い人，軍人）に限定して使用されている。
エボラワクチンは，アウトブレイクの発生中に高リスクの個人に接種される。
デングウイルスワクチンは，過去にデングウイルスに感染していたことが臨床検査で確認されていて，かつデングウイルス感染症の流行地域に居住している特定の人々を対象として使用が承認されている（U.S. Centers for Disease Control and Prevention [CDC]: Dengue Vaccineも参照）。
SARS-CoV-2によって引き起こされるCOVID-19の予防用として，mRNAワクチンとその他の種類を含めた複数のワクチンが開発されている。
ウイルス性疾患は効果的なワクチンによって根絶が可能である。天然痘は1978年に根絶され，牛疫（ヒト麻疹ウイルスの近縁ウイルスによって引き起こされる）は2011年に根絶された。ポリオは，世界的には大規模なワクチン接種によって根絶されているが，予防接種が不完全な地域では依然として症例の発生がみられる。2022年から2024年にかけて，パキスタンとアフガニスタンでのみ症例が発生した(1)。麻疹は世界の一部の地域（特にアメリカ大陸）ではほぼ根絶されたが，麻疹は感染性が高く，根絶されたと考えられる地域でもワクチン接種率は100％ではないため，最終的な根絶はまだ先のことである。
臨床的に重要な他のウイルス感染症（HIVなど）については，ワクチンが開発されて根絶される見通しは現時点で不確定である。
受動免疫
受動免疫による予防のため，限定的な状況では免疫グロブリンが利用できる。曝露前（例，A型肝炎ウイルス），曝露後（例，狂犬病，水痘，またはB型肝炎ウイルス），および疾患の治療（例，ワクシニア性湿疹）に使用することができる。
RSVに対するモノクローナル抗体（ニルセビマブ）は，母親が母体RSVワクチンを妊娠中に接種しなかった全ての乳児にRSV感染症を予防する目的で使用すべきであり，また重症化のリスクが高い生後8～19カ月の幼児の少数集団にも推奨される。（CDC: Respiratory Syncytial Virus: Immunizations to Protect Infantsも参照のこと。）
中等度から重度の易感染状態にあり，COVID-19ワクチンの接種に対して十分な免疫応答が得られる可能性が低い個人には，SARS-CoV-2に対して活性を示すモノクローナル抗体が使用可能である（COVID-19の予防：モノクローナル抗体を参照）。
Zaire orthoebolavirusによるエボラウイルス感染症の治療には，モノクローナル抗体を使用する。
予防法
多くのウイルス感染症は，ルーチンの予防策（各ウイルスの伝播様式により変わる）によって予防することができる。
重要な予防法としては以下のものがある：
手洗い
適切な調理および公共用水処理
病気の人との接触を避ける
安全な性行為
マスクの着用
適切な場合には物理的距離の確保（例，COVID-19の予防）
媒介昆虫（例，蚊，ダニ）からの感染については，防虫剤の使用，適切な衣服の着用，家屋への網戸の設置，屋外の貯留水の除去など，媒介動物の刺咬に対する個人的な防護策が重要である。
エボラウイルス感染症などの感染に対しては，病人の血液および体液（尿，便，唾液，汗，嘔吐物，母乳，羊水，精液，腟分泌物など）への接触を避けることが重要な防御策の1つとなる。エボラウイルス感染症から回復した男性の精液への接触は，精液からウイルスが消失したことが検査で示されるまで避けるべきである。
予防に関する参考文献
1.World Health Organization (WHO).Poliomyelitis (Polio).Accessed December 11, 2024.
