History of HPV Detection

Papovaviridae
G. Di Bonaventura
Università 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
• Genere
Papovaviridae
• 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 che
si manifesta in modo diverso a seconda della sede
anatomica interessata (verruche, condilomi,
papillomi)
• Lesioni cutanee (non genitali):
–
–
–
–
Verruca comune (volgare)
Verruca piana
Verruca plantare e palmare
Epidermodisplasia verruciforme
HPV 1, 2, 3, 4, 7, 10, 27 …
HPV 5, 8, 9, 12, 14, 15 …
• lesioni diffuse su tutto il corpo
• possibile degenerazione in carcinoma (HPV 5, 8 e 14) a
cellule squamose in soggetti geneticamente predisposti
HPV: genotipi non genitali
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
Verruche comuni (volgari) e plantari
HPV – aspetti clinici
• Lesioni mucosali (non genitali):
– Papillomi delle vie respiratorie HPV 6, 11
– Papillomi congiuntivali
HPV 2, 6, 11, 13, 32
– Papillomi orali
• Lesioni mucosali (genitali, area perianale, retto):
– Condilomi acuminati (masse esofitiche molli)
– Condilomi piani (masse esofitiche rilevate, rossastre)
HPV 6, 11
• L’infezione sostenuta da tipi “high-risk” può progredire verso il
cancro 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 - genotipi mucosali (non genitali)
Nongenital Mucosal Disease
Respiratory papillomatosis
HPV Type
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
Lesioni mucosali non genitali
Papilloma laringeo
Papilloma congiuntivale
HPV – genotipi ano-genitali
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 (BuschkeLöwenstein tumors)
6, 11
Unspecified intraepithelial neoplasia
30, 34, 39, 40, 53, 57, 59, 61, 62, 64,
66, 67, 68, 69
Low-grade intraepithelial neoplasia
6, 11, 43
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 superficiale
desquamante di cheratinociti dell’epitelio
infetto
• La trasmissione di HPV “cutanei” avviene
attraverso contatto diretto con tessuti infetti, o
con oggetti e/o superfici contaminate
• La trasmissione di HPV “genitali” avviene
tipicamente 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 mediante
allestimento 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)