Papovaviridae

G. Di BonaventuraUniversità di Chieti-Pescara

Papovaviridae

• Pa-po-va:

– Papillomavirus del coniglio

– Polyomavirus del topo

– Virus Vacuolante della scimmia (SV40)

• 2 generi:

– Papillomavirus (capsìde, 55 nm)

– Polyomavirus (capsìde, 45 nm)

Papillomavirus – caratteri generali

• La natura virale del papilloma umano è stata ipotizzata nel 1907

• Esistono oltre 100 differenti tipi dotati di diverso potere patogeno

• Tropismo per le cellule epiteliali dell’epidermide e della mucosa

– impossibilità di allestire un modello sperimentale in vitro

• Papillomavirus è altamente specie-specifico

Papillomavirus - struttura

• GenerePapovaviridae

• Morfologia– Naked

– Capsìde icosaedrico (55 nm), formato da 72 capsomeri

– 2 proteine capsidiche: maggiore (L1), minore (L2)

– DNA ds, circolare, 8 Kb

in forma episomale, può integrarsi nel DNA ospite

HPV - genoma

• Sequenze ampiamente embricate tra loro– Fase tardiva (late): L1, L2

• presenti in tutti i genotipi

– Fase precoce (early): da E1 a E7• variamente distribuiti nei diversi genotipi

– LCR (Long Control Region): regolazione della trascrizione genica

• Tipizzazione genomica:

– Individuazione di oltre 130 genotipi sulla base del grado di omologia del DNA in alcune sequenze definite (L1, E6, E7)

Proteine strutturali: L1 & L2

• L1 (Major) e L2 (Minor) sono proteine strutturali assemblate tardivamente a formare il capsìde icosaedrico

• L1 (Major) costituisce fino all’80% del capsìde virale

Proteine funzionali (non-strutturali): E1, E2, E3, E4, E8

• E1- Facilita la replicazione del DNA, legando primers all’origine

della replicazione, reclutando polimerasi e proteine accessorie regolatrici

• E2– Regola la trascrizione del genoma virale e facilita E1 nel

reclutamento di fattori per la replicazione del DNA virale

• E3, E8– Funzione ancora non chiara; sono scarsamente conservate

• E4– Espressa tardivamente, provoca il collasso del network di

cheratina nelle cellule epiteliali infette, facilitando la fuoriuscita dalla cellula dei virioni neoformati

Proteine “trasformanti”: E5, E6, E7

• E5- Interagisce con la membrana cellulare

mediante un braccio idrofobico. Interferisce con la funzionalità di proteine di membrana coinvolte nella proliferazione cellulare: dimeri di E5 si inseriscono in prossimità dei recettori per Platelet Derived Growth Factor (PDGF) provocandone l’attivazione, anche in assenza del ligando specifico.

• E6– Si lega al prodotto del gene oncosoppressore

p53, inattivandolo per degradazione mediata dal sistema dell’ubiquitina. Rimuove, in tal modo, il blocco in G1 del ciclo cellulare.

• E7– Si lega al prodotto del gene oncosoppressore

RB (retinoblastoma), inattivandolo. Impedisce, così, la funzione fisiologica di RB quale regolatore negativo della trascrizione di geni coinvolti nell’apoptosi

HPV: replicazione e trascrizione nell’epidermide

• HPV infetta le cellule basali del derma (scarsa trascrizione e replicazione). Il DNA libero (plasmidico) si replica con la cellula (persistenza infezione)

• Moderata amplificazione del DNA e sintesi proteine “precoci” nello strato spinoso

• Aumentata amplificazione e trascizione del DNA (comparsa L1 e L2), ed assemblaggio virioni nello strato granuloso

• Rilascio di virioni neoformati in seguito a desquamazione dello strato corneo

• Presenza di “koilociti” (patognomonici per HPV) negli strati soprabasali• grosso vacuolo che circonda la

cromatina addensata

HPV – aspetti clinici• Attualmente,no circa 138 i genotipi sequenziati di

HPV

• La tipica lesione (cutanea e/o mucosa) da HPV consiste in un ispessimento locale dell’epitelio chesi manifesta in modo diverso a seconda della sedeanatomica interessata (verruche, condilomi, papillomi)

• Lesioni cutanee (non genitali):– Verruca comune (volgare)

– Verruca piana

– Verruca plantare e palmare

– Epidermodisplasia verruciforme

• lesioni diffuse su tutto il corpo

• possibile degenerazione in carcinoma (HPV 5, 8 e 14) a cellule squamose in soggetti geneticamente predisposti

HPV 1, 2, 3, 4, 7, 10, 27 …

HPV 5, 8, 9, 12, 14, 15 …

Nongenital Cutaneous Disease HPV Type

Common warts (verrucae vulgaris) 1, 2, 4, 26, 27, 29, 41, 57, 65

Plantar warts (myrmecias) 1, 2, 4, 63

Flat warts (verrucae plana) 3, 10, 27, 28, 38, 41, 49

Butcher's warts (common warts of people who

handle meat, poultry, and fish)1, 2, 3, 4, 7, 10, 28

Mosaic warts 2, 27, 57

Ungual squamous cell carcinoma 16

Epidermodysplasia verruciformis (benign) 2, 3, 10, 12, 15, 19, 36, 46, 47,

50

Epidermodysplasia verruciformis (malignant or

benign)

5, 8, 9, 10, 14, 17, 20, 21, 22,

23, 24, 25, 37, 38

Nonwarty skin lesions 37, 38

HPV: genotipi non genitali

Verruche comuni (volgari) e plantari

HPV – aspetti clinici• Lesioni mucosali (non genitali):

– Papillomi delle vie respiratorie

– Papillomi congiuntivali

– Papillomi orali

• Lesioni mucosali (genitali, area perianale, retto):

– Condilomi acuminati (masse esofitiche molli)

– Condilomi piani (masse esofitiche rilevate, rossastre)

• L’infezione sostenuta da tipi “high-risk” può progredire verso ilcancro della cervice uetrina, pene, ano, vagina, tonsille, vie respiratorie. Solo questi genotipi possono causare carcinoma:

– Tipi 16, 18, 45, 56 (elevata associazione con cervicocarcinoma)

– Tipo 16 (carcinoma vulvare)

• Soltanto 1% delle infezioni HPV evolve verso il carcinoma della cervice uterina

HPV 6, 11

HPV 6, 11

HPV 2, 6, 11, 13, 32

Nongenital Mucosal Disease HPV Type

Respiratory papillomatosis 6, 11

Squamous cell carcinoma of the lung 6, 11, 16, 18

Laryngeal papilloma 6, 11, 30

Laryngeal carcinoma 16, 18

Maxillary sinus papilloma 57

Squamous cell carcinoma of the sinuses 16, 18

Conjunctival papillomas 6, 11

Conjunctival carcinoma 16

Oral focal epithelial hyperplasia (Heck disease) 13, 32

Oral carcinoma 16, 18

Oral leukoplakia 16, 18

Squamous cell carcinoma of the esophagus 16, 18

HPV - genotipi mucosali (non genitali)

Lesioni mucosali non genitali

Papilloma laringeo Papilloma congiuntivale

Intermediate intraepithelial neoplasia 31, 33, 35, 42, 44, 45, 51, 52

High-grade intraepithelial neoplasia 16, 18, 56, 58

Carcinoma of vulva 6, 11, 16, 18

Carcinoma of vagina 16

Carcinoma of cervix 16, 18, 31

Carcinoma of anus 16, 31, 32, 33

Carcinoma in situ of penis (erythroplasia of Queyrat)

16

Carcinoma of penis 16, 18

HPV – genotipi ano-genitali

Anogenital Disease HPV Type

Condylomata acuminata 6, 11, 30, 42, 43, 44, 45, 51, 52, 54

Bowenoid papulosis 16, 18, 34, 39, 42, 45

Bowen disease 16, 18, 31, 34

Giant condylomata (Buschke-Löwenstein tumors) 6, 11

Unspecified intraepithelial neoplasia30, 34, 39, 40, 53, 57, 59, 61, 62, 64, 66, 67, 68, 69

Low-grade intraepithelial neoplasia 6, 11, 43

HPV – genotipi ano-genitali

Condilomi genitali

Infezione

• L’infezione può assumere natura latente, può svilupparsi in 1-3 mesi o può decorrere asintomaticamente per anni

• Lesioni causate dall’espansione clonale delle cellule infette

• L’infezione può essere subclinica o clinica

Trasmissione

• HPV viene rilasciato dallo strato superficialedesquamante di cheratinociti dell’epitelioinfetto

• La trasmissione di HPV “cutanei” avvieneattraverso contatto diretto con tessuti infetti, o con oggetti e/o superfici contaminate

• La trasmissione di HPV “genitali” avvienetipicamente mediante contatto sessuale

HPV & Cancro Cervice Uterina

• Nel 99.7 % dei casi di cancro della cervice è presente il genoma integrato di HPV-16 e HPV-18– Linearizzazione del DNA virale

– Integrazione DNA tra le regioni E1 e E2 con conseguente mancata espresione dei geni tardivi

– Iper-espressione di E6 e E7

Diagnosi di HPV

Data l’impossibilità di isolare HPV medianteallestimento di co-colture, si ricorre a:

• Osservazione cito-morfologica

• Saggi immunocitochimici

• Tecniche di rilevazione del genoma virale

Diagnosi di HPV: metodiche molecolari

Tre metodiche molecolari sono disponibili per rivelare HPV nel tessuto o nei campioni citologici esfoliativi

• Amplificazione del segnale– Hybrid Capture 2 assay (l’unico FDA-approved)

• Amplificazione del bersaglio– PCR & in situ PCR

• Saggi di ibridazione che non richiedono amplificazione – Dot blot hybridization (DB), Southern transfer

hybridization (STH) e in situ hybridization (ISH)