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Luria’s Credo
“There is an intrinsic simplicity of nature and
the ultimate contribution of science resides in
the discovery of unifying and simplifying
generalizations, rather than in the description
of isolated situations – in the visualization of
simple, overall patterns rather than in the
analysis
y of patchworks”
p
Luria, S.E. 1953. General Virology. John Wiley & Sons, Inc., New York, N.Y.
Evidenza di infezioni virali nell’antichità
Raffigurazione omerica di Ettore rabbioso
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Reperto egizio con raffigurazione di un
individuo con postumi di poliomielite
1
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Manipolazione degli agenti virali
Tulipani striati considerevolmente
apprezzati in Europa nel XII secolo
Tulip mosaic virus
Nicolas Robert (1624 – 1685)
Variolazione
Il vaiolo, endemico in Cina
verso il 1000 AC.
Riconoscendo
che
i
sopravvissuti di vaiolo erano
protetti
da
successive
infezioni
infezioni,
la pratica della
variolazione venne sviluppata.
Tale pratica consisteva nella
inalazione
delle
croste
seccate prelevate dalle lesioni
provocate dal virus, oppure in
successive
modificazioni,
inoculazioni del pus delle
lesioni
su
scarificazioni
prodotte sulle braccia.
Questa
pratica
è
sopravvissuta fino al secolo
scorso.
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Sviluppo dei vaccini
Il 14 Maggio del 1796,
Edward
Jenner
usò
materiale infetto del virus
del vaiolo bovino (ottenuto
da una pustola sulla mano di
Sarah Nemes, mungitrice)
per vaccinare un bambino di
8 anni, James Phipps.
Il 1 luglio del 1796, Jenner
deliberatamente inoculò il
bambino con del materiale
d un paziente affetto
da
ff
d
da
vaiolo umano.
James non andò incontro ad
alcuna sintomatologia.
World Health Organization
Immagine utilizzata nella campagna di eradicazione del vaiolo
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I primi microscopi
Germ Theory of disease
• Robert Koch & Louis Pasteur proposero la teoria dei germi
come causa di malattie nel1880.
• I micro-organismi possono invadere organismi superiori e
causare malattie.
• Koch's postulates, 4 criteri che sono ancora oggi
riconosciuti come prova che un agente infettivo sia causa
di una determinata malattia. Questi postulati sono molto
importanti
p
perchè forniscono le basi p
p
per l’indagine
g
scientifica dei microorganismi.
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Generazione spontanea
Sterilizzazione chimica
Filtrazione
Sterilizzazione mediante calore
Fiasca a collo di cigno
Il primo passaggio in ciascun esperimento consiste nel bollire il terreno per
distruggere eventuali microrganismi
I postulati di Koch
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Scoperta degli agenti infettivi
Scoperta dei virus
1892 – Ivanowsky osserva che la
malattia del mosaico del tabacco
non viene bloccata passando
l’estratto delle foglie infette
attraverso i filtri per batteriologia
1898 – Beijerinck osservando lo
stesso fenomeno stabilisce che
l’agente infettivo è presente nel
liquido, ma che è in grado di
passare attraverso i filtri
Contagium vivum fluidum
1892 – Loeffler e Frosch
Osservarono che l’agente causale
dell’afta epizootica (infezione
devastante dei bovini) era in
grado di passare attraverso i filtri
Filtri usati da Ivanowsky,Beijerinck, Loeffler, Frosch per isolare i primi virus di piante ed animali
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Fotografie al microscopio elettronico
A – Batteriofago T4
B – Tobacco mosaic virus
C – Virus della rabbia
D - Rotavirus
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I virus dei batteri furono inizialmente descritti da
Frederick Twort (1915)
e
Felix d’Herelle (1917)
Batteriofagi
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Capacità di lisare i batteri sulla superficie di piastre
contenenti agar (Phage: mangiare dal greco)
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I primi virus umani
Febbre gialla – conosciuta sin dal XV secolo
- Non è direttamente contagiosa e ll’agente
agente infettivo non
fu dimostrato nei pazienti
1880 – Carlos Juan Finlay (Cuba): zanzara come
intermediario della malattia
1899 – US Army Colonel Walter Reed: istituzione di una
Commissione per studiare l’eziologia della febbre
gialla
1901 – I risultati della Commissione provano che le
zanzare sono il vettore del virus
I primi virus umani
Difficoltà di manipolazione
Virus dell’influenza (nome derivato dall’italiano nel 1700
per indicare che la malattia era conseguenza del
miasma (aria cattiva) e delle influenze astrologiche)
Pandemie
1918 – 1919
1933
Epidemie a diffusione mondiale
40 milioni di morti
Isolamento del virus (Wilson Smith et al.)
Ospite adatto per la propagazione
Ferrets
Topi
Uova embrionate di pollo
Il virus dell’influenza cresce agevolmente nella cavità
allantoidea
Ancora oggi le uova embrionate di pollo vengono
utilizzate per la produzione di vaccini antiinfluenzali
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Parassitismo intracellulare dei virus
La caratteristica fondamentale dei virus è la
loro assoluta dipendenza su un
un’ospite
ospite vivente
per la riproduzione:
PARASSITI OBBLIGATI
Batteri
Virus
Parassitismo nutrizionale
Parassitismo genetico
Nel 1986, Adolph Mayer, descrisse il caratteristico aspetto delle zone di verde
chiaro e scuro sulle foglie di tabacco infettate col tobacco mosaic virus
Pianta infetta
Estratti acquosi
Pianta non infetta
Sviluppo
pp sintomatologia
g
Il numero delle lesioni necrotiche è proporzionale alla quantità dell’estratto
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Anche i virus animali possono essere propagati
Virus umani
Ospiti umani (volontari)
Possibili conseguenze letali
1930
Max Theiler
Infezione dei topi con il virus
della febbre gialla
Produzione di un vaccino attenuato
(considerato tra i più sicuri ed efficaci finora prodotti)
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Cellule animali come ospiti
Verso la metà del secolo scorso, il lavoro di numerosi ricercatori portò
allo sviluppo di tecniche per coltivare le cellule in vitro.
-
Human single cell growth (HELA) (Gey et al.)
O i i
Ottimizzazione
i
d
deii terrenii di coltura
l
per cellule
ll l (Eagle)
(E l )
Sviluppo della virologia
Scoperta di nuovi virus: Adenovirus
Virus del morbilli
Virus della rosolia
1949, John Enders
1954, Salk
Propagazione del virus della poliomielite
su colture cellulari
Vaccino contro il virus della poliomielite
Cicli di infezione virale possono essere analizzati
Proprietà dei virus
- I virus sono parassiti intracellulari obbligati
- Il genoma virale può essere a DNA o RNA
- All’interno della cellula ospite, il genoma virale viene replicato
e dirige la sintesi, sfruttando i sistemi cellulari, di altri
componenti virali
- La progenie virale infettiva (virioni) è formata in seguito
all’assemblaggio dei componenti sintetizzati all’interno della
cellula ospite
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Big fleas have little fleas upon their backs to
bite them; and little fleas have lesser fleas
and so ad infinitum.
• I virus consistono di proteine,
proteine acidi nucleici e talvolta di
lipidi. Comunque, ci sono altri agenti virali studiati dai
virologi.
• Viroidi, (200-400 nt) Rna circolare, non presentano né
capside né envelope. In genere sono associati a malattie
delle piante. Sono parassiti intracellulari obbligati.
• Virusoidi sono RNA satelliti,
satelliti viroid-like,
viroid-like più grandi dei
viroidi (1000nt). Dipendono dalla presenza della
replicazione di un virus per la loro moltiplicazione
('satellite'), vengono impacchettati all’interno di un
capside virale come passeggeri. Presenti in animali e
piante.
Prions
• Prioni.
Consistono in un singolo tipo di
proteina, senza componenti costituiti da acidi
nucleici La proteina del prione e il gene che la
nucleici.
codifica sono presenti anche nelle cellule non
infette.
• Questi agenti sono associati con malattie
infettive ed ereditarie, come la sindrome di
Creutzfeldt-Jakob
Creutzfeldt
Jakob negli uomini,
uomini scrapie nella
pecora & l’encefalite spongiforme (BSE) nei
bovini.
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Composizione chimica dei virus
I virus si distinguono da tutti gli altri esseri
biologici per la loro composizione chimica
semplice composta da:
• Un genoma consistente di una o poche molecole
di RNA o DNA,
• Alcune
Al
molecole
l
l (glico)proteiche
( li )
t i h e, a volte,
lt
lipidiche che formano il/i contenitori
• Alcuni enzimi
Componenti fondamentali di un virus
IN
Genoma
Rivestimento
Ri
ti
t proteico
t i
formato da uguali subunità
(CAPSOMERI)
CAPSIDE
Ulteriore rivestimento proteico
MATRICE
Ulteriore rivestimento
esterno formato da un
PERICAPSIDE
doppio strato di glicoproteine e lipidi
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OUT
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•
•
•
Approved Names of All Known
Viruses:
There are thousands.
Compiled from 'Virus Taxonomy', the
Sixth Report of the International
Committee on Taxonomy of Viruses
(ICTV) 1995. N.B: you can search this
document using the "Find" command of
the browser (Edit Menu)
63U-11 virus, Bunyaviridae
75V-2374 virus, Bunyaviridae
75V-2621 virus, Bunyaviridae
78V-2441 virus, Bunyaviridae
Abadina virus, Reoviridae
Abelson murine leukemia virus,
Retroviridae
Abras virus, Bunyaviridae
Abraxas grossulariata cypovirus 8,
Reoviridae
Abraxas grossulariata NPV, Baculoviridae
Absettarov virus, Flaviviridae
Abu Hammad virus, Bunyaviridae
Abu Mina virus, Bunyaviridae
Abutilon mosaic virus, Geminiviridae
Acado virus, Reoviridae
Acalypha yellow mosaic virus,
Geminiviridae
Acantholyda erythrocephala NPV,
Baculoviridae
Acara virus, Bunyaviridae
Acciptrid herpesvirus 1, Herpesviridae
Achaea janata NPV, Baculoviridae
Acherontia atropas virus, Tetraviridae
Acheta domestica densovirus, Parvoviridae
Acholeplasma phage Oc1r, Inoviridae
Acholeplasma phage 10tur, Inoviridae
Acholeplasma phage L2, Plasmaviridae
Acholeplasma phage L51, Inoviridae
Acholeplasma phage M1, Plasmaviridae
Acholeplasma phage MV-L1
MV L1, Inovindae
Acholeplasma phage MVG51, Inoviridae
Acholeplasma phage 01, Plasmaviridae
Acholeplasma phage vl, Plasmaviridae
Acholeplasma phage v2, Plasmaviridae
Acholeplasma phage v4, Plasmaviridae
Acholeplasma phage v5, Plasmaviridae
Acholeplasma phage v7, Plasmaviridae
Achroia grisella NPV, Baculoviridae
Acidalia carticcaria NPV, Baculoviridae
Acleris gloverana NPV, Baculoviridae
Acleris variana NPV, Baculoviridae
Acrobasis zelleri entomopoxvirus,
Poxviridae
Acronicta aceris NPV, Baculoviridae
Actebia fennica NPV, Baculoviridae
Actias selene Cypovirus 4, Reoviridae
Actias selene NPV, Baculoviridae
Actinomycetes phage 108/016, Myoviridae
Actinomycetes phage 119, Siphoviridae
Actinomycetes phage A1-Dat, Siphoviridae
Actinomycetes phage Bir Siphoviridae
•Actinomycetes phage M1, Siphoviridae
Actinomycetes phage MSP8, Siphoviridae
Actinomycetes phage P-a-1, Siphoviridae
Actinomycetes phage R1, Siphoviridae
Actinomycetes phage R2, Siphoviridae
Actinomycetes phage SK1, Myoviridae
Actinomycetes phage SV2, Siphoviridae
Actinomycetes phage VP5, Siphoviridae
Adelaide River virus, Rhabdoviridae
Adeno-associated virus 1, Parvoviridae
Adeno-associated virus 2, Parvoviridae
Adeno-associated virus 3, Parvoviridae
Adeno-associated virus 4, Parvoviridae
Adeno-associated virus 5, Parvoviridae
Adisura atkinsoni NPV, Baculoviridae
Adoxophyes orana NPV, Baculoviridae
Aedes aegypti densovirus, Parvoviridae
Aedes aegypti entomopoxvirus, Poxviridae
Aedes aegypti NPV, Baculoviridae
Aedes albopictus densovirus, Parvoviridae
Aedes annandalei NPV, Baculoviridae
Aedes atropalpus NPV, Baculoviridae
Aedes epactius NPV, Baculoviridae
Aedes nigromaculis NPV, Baculoviridae
Aedes pseudoscutellaris densovirus,
Parvoviridae
Aedes scutellaris NPV, Baculoviridae
Aedes sollicitans NPV, Baculoviridae
Aedes taeniorhynchus NPV, Baculoviridae
Aedes tormentor NPV, Baculoviridae
Aedes triseriatus NPV, Baculoviridae
Aedia leucomelas NPV, Baculoviridae
Aeromonas phage 29, Myoviridae
Aeromonas phage 37, Myoviridae
Aeromonas phage 43, Myoviridae
Aeromonas phage 44RR2.8t, Myoviridae
Aeromonas pphage
g 51,, Myoviridae
y
Aeromonas phage 59.1, Myoviridae
Aeromonas phage 65, Myoviridae
Aeromonas phage Aeh1, Myoviridae
Aeromonas phage Aeh2, Myoviridae
African cassava mosaic virus, Geminiviridae
African green monkey cytomegalovirus,
Herpesviridae
African green monkey HHV-like virus,
Herpesviridae
African green monkey polyomavirus,
Papovaviridae
African horse sickness viruses 1 to 10,
Reoviridae
African swine fever virus, African swine feverlike viruses
AG83-1746 virus, Bunyaviridae
AG83-497 virus, Bunyaviridae
Agaricus bisporus virus 1, Unassigned
Agaricus bisporus virus 4, Partitiviridae
Agraulis vanillae virus, Tetraviridae
Agrobacterium phage PIIBNV6, Myoviridae
Agrobacterium phage PS8, Siphoviridae
Agrobacterium phage PT11, Siphoviridae
Agrobacteriurn phage Y, Siphoviridae
Agrochola helvolva cypovirus 6, Reoviridae
Agrochola lychnidis cypovirus 6, Reoviridae
Agropyron mosaic virus, Potyviridae
Agrotis exclarnationis NPV, Baculoviridae
Agrotis ipsilon NPV, Baculoviridae
Agrotis segeturn cypovirus 9, Reoviridae
Agrotis segeturn NPV, Baculoviridae
Aguacate virus, Bunyaviridae
Ahlum water-borne virus, Tombusviridae
Aino virus
virus, Bunyaviridae
Akabane virus, Bunyaviridae
AKR (endogenous) murine leukemia virus,
Retroviridae
Alabama argillacea NPV, Baculoviridae
Alajuela virus, Bunyaviridae
Alcaligenes phage 8764, Siphoviridae
Alcaligenes phage A5/A6, Siphoviridae
Alcaligenes phage A6, Myoviridae
Alcelaphine herpesvirus 1, Herpesviridae
Alcelaphine herpesvirus 2, Herpesviridae
Alenquer virus, Bunyaviridae
Aletia oxygala NPV, Baculoviridae
Aleutian disease virus, Parvoviridae
Aleutian mink disease virus, Parvoviridae
Afalfa cryptic virus 1, Partitiviridae
Alfalfa cryptic virus 2, Partitiviridae
Alfalfa latent virus, Carlavirus
Alfalfa mosaic virus, Bromoviridae
Alf virus,
Alfuy
i
Flaviviridae
Fl i i id
Allerton virus, Herpesviridae
Alligatorweed stunting virus, Closterovirus
Allitrich herpesvirus 1, Herpesviridae
Allomyces arbuscula virus, Unassigned
Almeirim virus, Reoviridae
Almpiwar virus, Rhabdoviridae
Alphaea phasma NPV, Baculoviridae
Alsophila pometaria NPV, Baculoviridae
Alstroemeria mosaic virus, Potyviridae
Alstroemeria streak virus, Potyviridae
Alstroemeria virus, Carlavirus
Altamira virus, Reoviridae
Alteromonas phage PM2, Corticoviridae
Amapari virus, Arenaviridae
Amaranthus leaf mottle virus, Potyviridae
Amathes c-nigrum NPV, Baculoviridae
Amazon lily mosaic virus, Potyviridae
Aglais urticae cypovirus 2, Reoviridae
Aglais urticae cypovirus 6, Reoviridae
Aglais urticae NPV, Baculoviridae
Agraulis vanillae cypovirus 2, Reoviridae
Agraulis vanillae densovirus, Parvoviridae
Agraulis vanillae NPV, Baculoviridae
Andraca bipunctata GV, Baculoviridae
Aneilema virus, Potyviridae
Angel fish reovirus, Reoviridae
Anhanga virus, Bunyaviridae
Anhembi virus, Bunyaviridae
Anisota senatoria NPV, Baculoviridae
Anomala cuprea entomopoxvirus, Poxviridae
Anomis flava NPV, Baculoviridae
Anomis sabulifera NPV, Baculoviridae
Anomogyna elimata NPV, Baculoviridae
Anopheles A virus, Bunyaviridae
Anopheles 8 virus, Bunyaviridae
Anopheles crucians NPV, Baculoviridae
Antequera virus, Bunyaviridae
Anthela varia NPV, Baculoviridae
Anthelia hyperborea NPV, Baculoviridae
Antheraea eucalypti virus, Tetraviridae
Antheraea mylitta cypovirus 4, Reoviridae
Antheraea paphia NPV, Baculoviridae
Antheraea pemyi cypovirus 4, Reoviridae
Antheraea pemyi NPV, Baculoviridae
Antheraea polyphemus NPV, Baculoviridae
Antheraea yamamai NPV, Baculoviridae
Anthonomus glandis PV, Baculoviridae
Anthoxan, thum latent blanching virus,
Hordeivirus
Anthoxanthum mosaic virus, Potyviridae
Anthrenus museorum NPV, Baculoviridae
Anthriscus virus, Carlavirus
Anthriscus yellows virus, Sequiviridae
Anticarisia gemmatalis MNPV, Baculoviridae
Antitype xanthomista cypovirus 6, Reoviridae
Aotine herpesvirus 1, Herpesviridae
Aotine herpesvirus 2, Herpesviridae
Aotine herpesvirus 3, Herpesviridae
Apamea anceps GV, Baculoviridae
Apamea anceps NPV, Baculoviridae
Apamea sordens GV, Baculoviridae
Apanteles fumiferanae virus, Polydnaviridae
Apeu virus, Bunyaviridae
Aphid lethal paralysis virus, Picornaviridae
Aphodius tasmaniae entomopoxvirus,
Poxviridae
Apocheima cinerarius NPV, Baculoviridae
Quindi la classificazione è importante.
• Le famiglie hanno il suffisso viridae. I generi hanno il
suffisso virus.
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Criteri per la classificazione dei virus
1)
2)
3)
4)
5))
Natura dell’acido nucleico (DNA vs RNA)
Simmetria dell’involucro proteico (Capside)
Presenza o assenza di membrana lipidica
Dimensione del virione o del capside
Sequenza. Macromolecole
l
l (composizione
(
proteica e funzione).
f
)
Baltimore Classification
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Schema di classificazione dei virus animali
Schema di classificazione dei virus animali
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Websites
•
http://www.tulane.edu/~dmsander/garryfavweb.html Has links to
almost all the virology sites on the Web.
•
http://www.ncbi.nlm.gov/ICTVdb/ ICTV-approved virus names and
other information as well as links to virus databases.
•
http://life.anu.edu.au/viruses/welcome.html Useful information on
many viruses.
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