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PAPOVAVIRIDAE

PA: papillomavirusPO: polyomavirusVA: virus vacuolizzante della scimmia (SV40)

PAPOVAVIRIDAE

VA virus vacuolizzante della scimmia (SV40)

Virus senza envelope40 – 55 nm di diametro72 capsomeri con circa una decina di proteineStruttura icosaedricaDNA bicatenario circolare di 5 – 8 kbClass. Baltimore: classe IPolimerasi virale: assente Sede replicazione nucleo

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Classificazione Attuale

POLYOMAVIRIDAE

DNA di 5 KbCrescono in vitroPotere oncogeno dubbi

PAPILLOMAVIRIDAE

DNA di 8 KbNon crescono in colturaOncogeni nell’ ospite naturale

dubbio

La caratteristiche principali restano

P A P I L L O M A V I R U SS t r e t t a m e n t e s p e c i e - s p e c i f i c i 7 0 d i v e r s i t i p i i n f e t t a n o l ’ u o m o

- g e n o m a : D N A c i r c o l a r e b i c a t e n a r i o d i 8 0 0 0 p b S u p e r s p i r a l i z z a t o

c o m p l e s s a t o c o n 4 i s t o n i c e l l u l a r i s i t r a t t a d i u n M I N I C R O M O S O M A

7 g e n i : E : p r e c o c i 7 g e n i : E : p r e c o c i 2 g e n i : L : t a r d i v i 1 z o n a r e g o l a t r i c e L C R

- i d i v e r s i t i p i s i d i f f e r e n z i a n o p e r o m o l o g i e < 9 0 % n e i g e n i E 6 , E 7 , L 1

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Fotografia al microscopio elettronico di HPV(55 nm).

Recettore/i sconosciutiEndocitosiUncoating nucleareRNApolII cellAssemblaggio e maturazione combinati

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Ciclo litico

L’ infezione induce la fase S (azione mitogena)Espressione di geni virali precoci (Tag) su un filamentoTag si lega all’Ori e fa iniziare la replicazione del genomaEspressione virale tardiva sul filamento complementare

Più raramente infezione abortiva o trasformante

Tropismo dei papillomavirus

In vitroIn vitro?In vivoSono epiteliotropi: si replicano solo nelle

cellule epiteliali in differenziamento della cut d ll muc scute e delle mucose

Restrizione di funzioni replicative dei virus legate al differenziamento cellulare

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SINTESI DNA SINTESI CAPSIDE

STRATO CORNEO - +

GRANULOSO +++ +++

SPINOSO + / - -

BASALE + / - -

Nelle cellule dello strato basalepersiste il DNA in forma plasmidica che si replica in fase cellulare S e viene trasmesso alle cellule figlie dello strato spinoso e poi granuloso

Differenziazione cellulare ed infezione da HPV

L’attività del virus negli strati di cellule corrispondenti è statadeterminata mediante ibridizzazione in situ

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Ibridizzazione Ibridizzazione in situin situ

Ibridizzazione in situ di un fibropapilloma bovino indotto da BPV-1.A) ControlloB) Sonda per evidenziare il DNA presente nelle celluleC) Sonda per L1 orfD) Sonda per E5 orf

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Ciclo replicativo di un papillomavirus

P f ill il i d i f tt l ll l it li li b li Per formare un papilloma, il virus deve infettare le cellule epiteliali basali (1) Attachment, (2) uptake, (3) endocytosis, (4) transport to the nucleus and uncoating of the viral DNA , (5) early-region transcription , (6) translation of the early proteins , and (7) steady-state viral DNA replicationTutte queste fasi avvengono nelle cellule dello strato basale(8) viral DNA replication , (9) transcription of the late region , (10) production of the capsid proteins L1 and L2 , (11) assembly of the virion particles , (12) nuclear breakdown, and (13) release of virusTutte queste fasi avvengono nei cheratinociti differenziati

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Oncogenicità: sono responsabili di circa il 10% dei tum ori um ani

EV: ep iderm odisplasia verruciform e. D iffusione delle lesioni a gran parte del corpo. Spesso degenera in carcinom i cutanei.

Nell’ 85- 90% di tutti i cancri della cerviceuterina è presente D NA di uno dei genotip idi papillom avirus a m edio-alto rischio enel 70% è presente 16 o 18.

N el carcinom a cervicale e nelle lesioni m aligne D NA integrato nel genom a

in genere cellulare

linearizzazione e legam e covalente degli estrem i linearizzazione e legam e covalente degli estrem i

rottura tra E1 e E2

i geni tardivi non vengono trascritti i geni E6 e E7 sovraespressi

fanno progredire il ciclo cellulare superando il b locco G1/S E6 è in grado di legarsi a p53 e ne prom uove la degradazione

DNA damaging agents viral infection and expression of E7 increase the level ofDNA damaging agents, viral infection, and expression of E7 increase the level ofp53.Elevated levels of p53 can lead to either apoptosis or a cell cycle checkpoint arrestin G1 phase through the transcriptional activation of bax or p21cip1.Viral oncoproteins may interfere with this negative growth-regulatory function ofp53, either by sequestering p53 into a stable but nonfunctional complex (such aswith SV40 TAg or the Ad5 55-kd E1B protein) or by ubiquitination and enhancedproteolysis, as observed with the high-risk HPV E6 proteins

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TIPI DI LESIONI SEDE TIPI DI HPV

LESIONI BENIGNEVerruche volgari cute, sedi varie 2,4Verruche plantari e palmari mani, piedi 1, 2, 4Verruche dei macellai mani 7Verruche piane cute, sedi varie 3Verruche genitali (condilomi acuminati) cervice uterina 6 11Verruche genitali (condilomi acuminati) cervice uterina, 6, 11

vulva, penePapilloma laringeo giovanile laringe 6, 11

LESIONI MALIGNEVerruche piane cute 10Papulosi vulva, pene 16Neoplasia intraepiteliale premaligna cervice uterina, pene 6, 11, 16, 18,

31, 40, 42, 4431, 40, 42, 44 Carcinoma cervice uterina, pene 16, 18Papilloma/carcinoma laringe 16Epidermodisplasia verruciforme cute, sedi varie molti tipi,

comprendenti 5, 8, 9, 10, 12, 14,15, 17,19-29

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Lesioni Tipi di HPV Cofattori

Carcinomi della pelle 5 8 UV geneticaCarcinomi della pelle 5,8 UV, geneticaCancro dei genitali esterni 16,18,31,33 ?Trasformazione malignadei papillomi vie resp. 6,11 raggi X, fumo

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Cervical squamous carcinoma

Low-grade squamous intraepithelial lesions of the cervix.

A: Histologic section showing cells with vacuolated cytoplasm and parakeratosisB: The darkly stained nuclei contain papillomavirus capsid antigen. (Immunoperoxidase stained with genus-specific antiserum)C: Cervical smear. The squamous epithelial cells are roundedD: Cervical smear. The darkly stained nuclei contain papilloamavirus capsid antigen. (Immunoperoxidase staind with genus-specific antiserum)

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PAPILLOMAVIRUSLLOM V US

Trasmissione:

- contatto diretto o indiretto- oggetti acuminati o superfici contaminate in presenza di piccole lesioni

(soluzioni di continuo)-- venerea nel caso dei papillomavirus delle mucose genitali

Diverse manifestazioni cliniche sono state associate a diversi generi di papillomavirus ritrovati nelle singole lesioni (DIVERSI TIPI DI VERRUCHE ALCUNE ANCHE LEGATE ALL’ INSORGENZA DI TUMORI DELLA PELLE).)

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Diagnosi di infezione da HPV

I Papillomavirus non crescono in colture di cellule in vitro

Per rilevare la presenza degli HPV nelle lesioni:

•CitomorfologiaCitomorfologia•Microscopia elettronica•Immunocitochimica•Rivelazione genomi virali mediante: ibridazione in situ

ibridazione su filtroPCR (si può anche identificare il tipo)

Sierologia: da non tentare per la quasi assente risposta immuneSierologia: da non tentare per la quasi assente risposta immune.

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Immunoistochimica di verruca plantareAnticorpi monoclonali anti E6

Esempio di un HPV DNA chip in grado di differenziare22 genotipi di HPV clinicamente significativi

A B C

35

161816

5856

5856

5856

D E F G

51

66

35

68 1816

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POLYOMAVIRIDAE

POLYOMAVIRUS

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POLYOMAVIRUSA B

Electron micrographs of human polyomavirusesA: Negative stain of BK virus in the urine, concentrated by ultracentrifugationB: JC virus particles assembled in the nucleus of an infected oligodendrocyte from the brain of a patient with progressive multifocal leukoencephalopathy

Organizzazione del genoma

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Ciclo replicativo1. Il virus si lega mediante VP1 al

recettore cellulare (MHC molecule)2. Il virus penetra mediante endocitosi

(caveole)3. Viene trasportato ed entra nell’ER4. Il virus viene poi trasportato al nucleo

dove avviene lo scapsulamento 5. Il genoma virale si trova nel nucleo6. L’RNA polimerasi cellulare attiv.7. Trasporto nel citoplasma8. Sui ribosomi vengono prodotte le

proteine precoci LT e sT9. LT viene trasportata nel nucleo10 11 e si lega al genoma virale per10-11. e si lega al genoma virale per

iniziare la sintesi del DNA12-14. L’mRNA viene trasportato sui

ribosomi, le proteine tardive vengono prodotte e poi trasportate nel nucleo

15. Assemblaggio del virus16. I virioni vengono rilasciati dalla

cellula

POLIOMAVIRUS • Sono virus Citolitici. A volte l’ infezione abortisce, raramente trasforma (dipende dal tipo di

cellula infettata • • Sicoltivano facilmente in vitro• Sicoltivano facilmente in vitro • Importanti nella patologia umana BK JC SV40 • Si trasmettono per via aerea e gli organi bersaglio vengono raggiunti per via ematica

(spesso viruria) • Anticorpi anti BK e JC appaiono nella prima infanzia, INFEZIONE PRECOCE NEL CORSO

DELLA VITA • Circa il 70-90% della popolazione adulta è immune.

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A B

Cytopathic effects due to polyomavirus lytic infection ofsusceptible cells in culture.A BK i i f ti i h b i kid llA: BK virus infection in human embryonic kidney cellsdemonstrating cell swelling, pycnotic nuclei, and elongation ofcytoplasm before cell lysis.B: JC virus infection in human fetal brain cultures, predominantlyastrocytes, showing cell enlargement and shrinking of cytoplasmicprocesses in several cells

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POLIOMAVIRUS•

•• RESTANO LATENTI (rene, linfociti B, tessuto cerebrale per JC)

••

• Patologia solo nei soggetti immuno-depressi.

• BK e JC sono oncogeni nel topo neonato

JC legato all’encefalite multifocale progressiva Deficit neurologico progressivo con demielinizzazione

POLYOMAVIRUS

RESTANO LATENTI (rene, linfociti B, tessuto cerebrale per JC)

JC legato all’encefalite multifocale progressivaDeficit neurologico progressivo con demielinizzazione

Patologia solo nei soggetti immuno-depressi.

BK e JC sono oncogeni nel topo neonato

f g p g

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Il problema dell’SV40poliomavirus dei macachi

• Causa tumori cerebrali negli animali da laboratoriog• Trasforma le cellule in coltura• L’ agT lega p53 e la inattiva

• 1955-1962: presente nel vaccino antipolio iniettato a 10 milioni di bambini in Europe e America

• 1960-1961: presente nel vaccino anti adenovirus: vaccinato tutto l’ s it m i nesercito americano

• Sequenze di SV40 trovate in tessuti tumorali umani• 3-4% della popolazione umana ha anticorpi anti SV40

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Histopathology of demyelinated lesion from PMLbrain tissue. A: Luxol fast blue stain of whitematter demonstrating demyelinated plaques. B:Presence of macrophages (m) and astrocytes (a)frequently associated with progressivemultifocal leukoencephalopathy lesions.

Magnetic resonance image of PML brain lesionsin subcortical white matter. T2 weighted imageshows focal hyperintensities present in bothcerebral hemispheres and characteristic"scalloped" borders at the junction of thecortical gray matter and subcortical whitematter in the left hemisphere.

Identification of BKV T protein in productivelyinfected human fibroblast cell line, WI38,detected by immunoflourescence with an anti-BKV specific antibody

Electron micrograph of icosahedral virus-like particles(VLPs) formed by self-assembly of BKV VP1 expressedfrom Baculovirus vector in insect cells.