PAPOVAVIRUS
PAPILLOMA
POLIOMA
VACUOLANTE DELLA SCIMMIA
PAPOVAVIRUS
-Sono virus nudi piccoli con dimensioni di circa 50 nm
con capside icosaedrico
- Il genoma è formato da DNA bicatenario circolare e
spiralizzato
- La replicazione avviene nel nucleo
2 generi
che differiscono per dimensione, determinanti antigenici e
proprietà biologiche
Papillomavirus
HPV (>70 tipi diversi)
Gli studi su questi virus si sono intensificati da quando si è visto
che il genoma di alcuni di questi è presente nel 93% di
carcinomi
- cervice uterina
- ano-genitali
Poliomavirus
Virus BK
Virus JC
SV40 (virus vacuolante della scimmia)
I papovavirus codificano proteine che promuovono la crescita
cellulare
• Questo facilita il ciclo litico virale nelle cellule permissive.
• Queste proteine possono però determinare anche trasformazione
oncogena in cellule non permissive.
I papillomavirus sono associati ai vari tipi di verruche cutanee
• mentre i virus del Polioma sono facilmente coltivabili
• i virus del Papilloma non sono coltivabili ma sono stati
individuati attraverso l’analisi del DNA virionico estratto.
Non è possibile propagare HPV su colture cellulari perché il
virus replica nell’epitelio squamoso stratificato (cellule
differenziate) la cui coltivazione in vitro è difficile.
I Papillomavirus umani possiedono un esclusivo
tropismo per le cellule epiteliali dell’epidermide e
delle mucose, dovuto probabilmente alla presenza solo
in queste cellule di fattori cellulari necessari alla
trascrizione virale
• Epitelio squamoso della cute: verruche
• Membrane mucose: papillomi (genitali, orali,
congiuntivali)
Electron micrograph of BPV-1 virion particles (55 nm in diameter)
Papillomavirus
Struttura del virione
52-55 nm diametro
8 kbp genoma
Il genoma del papillomavirus possiede
• due geni tardivi (L1 e L2) che codificano per proteine
strutturali
• sette/otto geni precoci che producono proteine non
strutturali, alcune delle quali (E6 ed E7) possono
promuovere l’inattivazione di due importanti proteine
cellulari (p53 e pRb) che presenziano al controllo del ciclo
cellulare.
Genomic map of HPV-16
Figure 66-2 Genomic map of HPV-16. The genome is a double-stranded circular DNA
molecule of 7904 base pairs. Transcription occurs in a clockwise manner; the only
transcriptional promoter presently mapped for HPV-16 is designated P97. The open reading
frames deduced from the DNA sequence are designed E1 to E7, L1, and L2.
Il papillomavirus
• infetta le cellule dello strato basale dell’epitelio
• si moltiplica e persiste durante il differenziamento
cheratinocitico delle cellule dallo strato spinoso, granuloso e
corneo.
• Nelle cellule dello strato basale e spinoso non si trova il
virione ma solo il DNA libero nel nucleo
• le particelle virali si ritrovano nello strato granuloso e corneo
• alcune cellule ingrossate tra lo strato spinoso e granuloso, i
coilociti, sono altamente indicativi delle infezioni papillomatose.
.
Replication cycle of a papillomavirus
Figure 65-6 Replication cycle of a papillomavirus. To establish a wart or papilloma, the virus must infect a basal
epithelial cell. Our knowledge is limited about the initial steps in the replication cycle such as attachment (1), uptake (2),
endocytosis (3), and transport to the nucleus and uncoating of the viral DNA (4). Early-region transcription (5),
translation of the early proteins (6), and steady-state viral DNA replication (7) all occur in the basal cell and in the
infected suprabasal epithelial cell. Events in the viral life cycle leading to the production of virion particles occur in the
differentiated keratinocyte: vegetative viral DNA replication (8), transcription of the late region (9), production of the
capsid proteins L1 and L2 (10), assembly of the virion particles (11), nuclear breakdown (12), and release of virus (13).
Carcinogenesi
I papillomavirus sono associati con lesioni proliferative.
Lesioni proliferative in genere benigne (verruche) della pelle e
delle mucose.
Tuttavia alcuni tipi di HPV (16 & 18) sono strettamente associati a
carcinomi che presentano DNA virale nelle cellule.
I geni di HPV rilevanti nel processo di trasformazione sono E6
(che lega p53) & E7 (che lega Rb ipofosforilata)
• Nell’infezione produttiva E6 & E7 favoriscono la sintesi di DNA
virale e il ciclo replicativo
• Nell’infezione non produttiva sono responsabili della
trasformazione oncogena.
E6 & E7 alterano rispettivamente l’attività delle proteine p53 e Rb
(retinoblastoma) che hanno un’attività di controllo negativo della
crescita cellulare.
Nelle cellule quiescenti Rb è presente in forma ipofosforilata e
viene fosforilata nella fase G1 del ciclo cellulare
Rb controlla un fattore di trascrizione E2F-1
Rb fosforilata non lega E2F-1
p53 ha un ruolo chiave nell’arresto del ciclo cellulare in G1
Nel ciclo replicativo “normale” del virus la produzione di E6 e E7
è tenuta sotto controllo dal gene E2
Il gene E2 viene perso però durante l’integrazione del genoma di
HPV nel genoma cellulare
Produzione incontrollata di proteine E6 e E7.
The level of p53 in primary cells is generally low
degradazione
Stabile complesso non funzionale
E7 abrogates the cell cycle regulation mediated by pRB
(as well as the related proteins p107 and p130) by
complex formation.
La verruca è una proliferazione benigna autolimitante della pelle,
stimolata dal virus, che regredisce col tempo. Si manifesta in 3-4
mesi. L’infezione virale rimane localizzata, in genere regredisce
spontaneamente.
• Nelle verruche e nei condilomi (escrescenze benigne) il
genoma virale si trova in forma episomiale.
• Nel carcinoma della cervice uterina e in carcinomi squamosi
(un tumore che può svilupparsi in pazienti colpiti da una rara
malattia ereditaria, l’epidermodisplasia verruciforme), il
genoma virale è stato ritrovato integrato nel DNA della cellula
tumorale.
Esempi dei tipi più comuni di papilloma associati a malattie
Verruche plantari
tipi
1,2
Verruche comuni
tipi
1,2
Verruche piane
tipi
3,10
Condilomi acuminati
tipi
6,11
Papillomi orali
tipi
13,32
Papillomi laringei
tipi
6,11
Carcinomi cervicali
tipi
16,18
(genoma virale integrato sicuramente concausa del tumore)
Sezione istologica di una verruca
cutanea.
Ispessimento dell’epidermide e
numerosi strati di cheratinociti
desquamanti.
Papillomavirus
I papillomi sono ampiamente distribuiti nella specie umana
Le verruche ano-genitali sono a trasmissione sessuale, con
incidenza proporzionale al numero dei partner sessuali
La papillomatosi respiratoria ricorrente è causata dalla
trasmissione al tratto respiratorio di HPV6 e HPV11
Il rischio maggiore è per i bambini al disotto dei 5 anni e la
trasmissione avviene probabilmente durante il parto
Papillomavirus
Manifestazioni cliniche
Verruche
Condilomi
Epidermodisplasia verruciforme
Papillomi
Replicazione virale e trasformazione cellulare
Cellule epiteliali squamose in differenziamento = infezione produttiva
stadi precoci
stadi tardivi
Papillomavirus
Epidemiologia
HPV può essere trasmesso per
• Contatto diretto e tramite piccole lacerazioni cutanee o delle mucose
(anche durante rapporti sessuali!!, parto)
• Contatto indiretto (con oggetti contaminati:pavimenti, asciugamani)
• Autoinoculazione
Papillomavirus
Patogenesi
Ispessimento dell’epidermide
Ipercheratosi
Papillomatosi di grado variabile
Membrana basale intatta
Cofattori
Patogenesi del cancro del collo
dell’utero
HPV
infection
Persistent
HPV infection
Cellular
dysregulation
Immunologic
factors
Bosh FX, et al. Journal of Clinical Pathology, 2002,55: 244-265.
High-grade
CIN
Co-carcinogens
Invasive
cancer
Papillomavirus
Diagnosi
-No sierologica
-No isolamento colturale
- Clinica
- Colposcopia
- Citologica
- Istologica
- Immunocitochimica (group specific not type specific)
- PCR DNA (unica metodica in grado di tipizzare HPV)
- Microscopia elettronica
Si può differenziare tra infezioni oncogeniche e non oncogeniche da HPV
!! I virioni non sono presenti nel tessuto trasformato !!
Major clinical association of genital tract and other mucosal
HPVs (from Fields et al.)
CLINICAL ASSOCIATION
HPV TYPES
GENITAL TRACT
Subclinical infection
Exophytic condyloma - any site
Flat condyloma - especially cervix
Bowenoid papulosis
Giant condyloma
All types
HPV 6 , 11
HPV 6, 11,16, 18, 31, others
HPV 16
HPV 6, 11
Cervical cancer
•
Strong association
HPV16, 18, 31, 45
•
Moderate association
HPV 33, 35, 39, 51, 52, 56, 58, 59, 68
•
Weak or no association
HPV 6, 11, 26, 42, 43, 44, 53, 54, 55, 62
Vulvar cancer
Penile cancer
HPV 16
HPV 16
RESPIRATORY PAPILLOMAS
CONJUNCTIVAL PAPILLOMAS
HPV 6, 11
HPV 6, 11
ORAL CAVITY
Focal epithelial hyperplasia
Infection with genital tract HPVs
Lesions on Lip
HPV 13, 32
HPV 6, 11, 16
HPV 2
Papillomavirus
Terapia
Agenti caustici
Crioterapia
Inibitori della sintesi di DNA
Terapia chirurgica
!! Recidive !!
Phylogenetic tree of human and animal papillomaviruses
Raft cultures showing normal keratinocytes
(A) and keratinotcytes transfected with the
full-length HPV-16 genome (B).
Cervical squamous carcinoma precursors
Low-grade squamous intraepithelial lesions of
the cervix
Estimates of prevalence of genital tract HPV
infections and of HPV-associated diseases, in
U.S. women.
Patterns of HPV type distribution within four
diagnostic categories
Figure 66-7 Patterns of HPV type distribution within four diagnostic categories: Neg, negative; Low,
low-risk HPVs (HPV-6, HPV-11, HPV-42, HPV-43, HPV-44); Unc, unclassified HPVs; Int,
intermediate-risk HPVs (HPV-31, HPV-33, HPV-35, HPV-51, HPV-52); High, high-risk HPVs (HPV16, HPV-18, HPV-45, HPV-56); LSIL, low-grade squamous intraepithelial lesion; HSIL, high-grade
squamous intraepithelial lesion.
Ruolo clinico dell’ HPV Test
Prof. Cartesio Favalli
Dott. Marco Ciotti
Virologia Molecolare-PTV
Histological classification:
CIN: cervical intraepithelial neoplasia
LSIL: low-grade squamous intraepithelial lesions
HSIL: high-grade squamous intraepithelial lesions
Tipizzazione HPV
PCR con primers contro la regione E6/E7 degli HPV a
Basso rischio (6,11) e Alto Rischio (16,18,31,33,35,45,52,58)
Innolipa : Ibridazione inversa
Riconosce14 HPV ad Alto Rischio e 11 HPV a Basso Rischio
Sequenziamento del frammento MY09/MY11
del gene capsidico L1
Fig. 1. Age-standardized incidence and mortality rates for invasive cervical cancer in different regions of the world. Rates are
per 100,000 women and are standardized according to the age distribution of the world population of 1960. Source of data:
Globocan 2002
Poliomavirus
Infezioni benigne, asintomatiche, persistenti nell’ospite naturale
BKV
sintomi respiratori alla sieroconversione nell’immunocompetente
cistite o danno renale nel bambino immunocompromesso
JCV
Leucoencefalopatia Progressiva Multifocale (LPM)
nell’immunodeficienza
Poliomavirus
9Non inducono neoplasie in cellule dell’ospite in cui si replicano ma
in cellule di altri animali non permissivi
9Il virus si integra in siti multipli nei cromosomi ed esprime solo
alcuni geni precoci
9Antigeni T (tumorali) ottenuti per splicing del RNA virale
T grande
T piccolo
T medio (espresso solo dal polioma) substrato per
Srctirosinochinasi
fosfatidinositol-3-chinasi
Viral DNA, minichromosomes, and virions.
Figure 63-1 Viral DNA, minichromosomes, and virions.
A: Electron micrograph of supercoiled SV40 DNA molecules.
B: Electron micrograph of an SV40 minichromosome. Note that this particular
minichromosome displays a nucleosome-free region. About 20% of
minichromosomes have a nucleosome-free region surrounding the regulatory
region at the origin of DNA replication.
C: Computer graphic representation of the structure of the SV40 virion. Note that
the shell is made up of 72 pentamers of VP1.
Mappa genomica dei papovavirus
Polioma
Geni precoci (catena E early)
T-grande Ag (Tumor-Specific Trasplantation Antigen; TSTA)
Trascrizione tardiva (late)
VP1 – VP2 – VP3
Poliomavirus
Antigene T grande è una proteina multifunzionale
Infezione produttiva
inizio della sintesi del DNA virale
repressione della trascrizione precoce
trascrizione tardiva
Infezione non produttiva
inizio della trasformazione
mantenimento della trasformazione
Espressione di poliomavirus (SV40) nel
ciclo litico e in quello trasformante
