IL PAPILLOMAVIRUS - Sezione di Microbiologia

Facoltà di Medicina e Chirurgia
www.microbiologia.unige.it
IL PAPILLOMAVIRUS
Prof. Oliviero E. Varnier
Laboratorio di Microbiologia Molecolare, Sezione di Microbiologia dell’Università
UO Microbiologia Azienda Ospedaliera Universitaria H San Martino
Laboratorio di Microbiologia e Virologia, Cenbtro Biotecnologie Avanzate
GENOVA
Sezione di Microbiologia – Dipartimento Interdisciplinare di Scienze Chirurgiche, di Microbiologia e dei Trapianti d’Organo (DISCMIT)

IL PREMIO NOBEL PER LA MEDICINA 2008
zur Hausen H, Meinhof W,
Scheiber W, Bornkamm GW.
Attempts to detect virusspecific
DNA in human
tumors. I. Nucleic acid
hybridizations with
complementary RNA of
human wart virus. Int J
Cancer 13: 650-656, 1974.
2

informazione
HPV and vaccination: knowledge, attitudes and behavioural
intention in adolescents and young women in Italy
Di Giuseppe G. e coll. Br J Cancer, 2008
solo 23% ha conoscenza del problema
3

SAPETE RISPONDERE AI SEGUENTI QUESITI
1) I papillomavirus sono molto rari
2) Come si trasmettono i papillomavirus
3) I papillomavirus causano un tumore nella donna
4) I papillomavirus causano altre malattie
5) Con quale meccanismo gli HPV causano il tumore
6) Si guarisce dall'infezione da papillomavirus
7) Posso sapere se ho anticorpi contro HPV e se ho contratto l'infezione da HPV
8) La donna, che ha contratto l'infezione da HPV, svilupperà il tumore dell'utero
9) Il vaccino contro HPV previene il tumore del collo dell'utero
10) Perchè funziona il vaccino contro i papillomavirus
11) Perchè si vaccinano solo le ragazze dodicenni
4

CHI SONO I PAPILLOMAVIRUS
I Papillomavirus sono piccoli, circa 52-55
nm di diametro.
Non hanno pericapside, sono particelle
icosaedriche.
Il loro capside è composto da due proteine:
L1 (maggiore) e L2 (minore).
Il genoma di HPV è circolare, dsDNA, di
circa 8.000 bp.
5

VIRUS-LIKE PARTICLE = VLP - ATOMIC FORCE
Con la tecnologia ricombinante i geni L1 dell’HPV 16 sono stati
espressi in cellule di lievito e di insetti.
Le proteine capsidiche L1 si auto-assemblano in VLPs con una
elevata efficienza e possono essere purificate.
Le VLPs sono simili ai virioni dei papillomavirus con una
immunigenicità simile a quella dei virioni infettivi.
Le VLPs sono contenitori vuoti privi di materiale genetico.
6

ASSEMBLAGGIO DELLE PARTICELLE SIMIL-VIRALI (VLPs)
Proteine L1
(55 - 57 kD)
Capsomero L1
(~280 kD)
Virus-Like Particle (~20,000 kD)
72
capsomeri
5 x L1
Quando la proteina L1 viene sintetizzata in quantità
sufficienti spontaneamente si assembla a formare Virus-Like
Particles (VLPs)
Atomic force miscroscopic picture: Merck Research Laboratories).
1. Kirnbauer et al. Proc Natl Acad Sci USA 1992;89:12180–4. 2.Kirnbauer et al. J Virol 1993;67:6929–36. 3. Galloway. In Current Research on
Papillomaviruses. (Ed). C. Lacey. Leeds Medical Information, Leeds University Press, Leeds, 1996:113–9. 4. Brown et al. Virology 1996;222:43–50.
5 Carter et al. Clin Dermatol 1997;15:249–59.
7

Funzioni delle Proteine di HPV
Proteine Funzioni
Precoci
E1
E2
E4
E5
E6
E7
Tardive
L1
L2
replicazione del DNA virale
trascrizione e replicazione virale
proteina tardiva NS che taglia il citoscheletro
proteina trasformante inibitrice della degradazione
principale proteina trasformante, lega P53
proteina trasfornante, lega RB
principale proteina virale del capside
proteina virale del capside
8

LE MALATTIE CAUSATE DAI PAPILLOMAVIRUS
HPV causano verruche e alcuni genotipi
sono associati a tumori nell’uomo
(carcinoma della cervice)
9

PAPILLOMAVIRUS: MILESTONES NELLA RICERCA
460 AC
le verruche
genitali definite
condilomi
1842
‘la natura venerea del
cancro della cervice
1907
natura virale delle
verruche cutanee –
Ciuffo (Università di
Cagliari)
1965
caratterizzazione
strutturale e
molecolare di HPV
DNAdi veruche
della cute
1975
ipotesi che HPV sia
la causa del cancro
della cervice – zur
Hausen
1979
classificazione dei
HPV
1984
HPV 18 nel
cancro della
cervice
2008
HPV Nobel Medicina
1999
HPV nel 99.7% dei
cancri della cervice 3
1891
Inatura infettiva delle
verruche comuni
1962/1967
Papovavirus umani
1983
HPV 16 nel
carcinoma
cervicale
2006
I vaccino per HPV
25 PC
tre tipi di verruche
identificati
1949
particelle di HPV
nelle verruche delal
cute (EM)
1976–77
Diversità dei
tipi di HPV
1992
produzione di VLP
mediante
autoassemblaggio
di L1 e L2
Where EM = electron microscopy; HPV = human PapillomaVirus; VLP = virus-like particle.
Syrjänen and Syrjänen. Papillomavirus infections in human pathology. Wiley & Sons, Chichester; 2000. p.1–10; Munoz N. J Clin Virol. 2000;19:1–5.
10

QUESITO
CON QUALE MECCANISMO GLI HPV CAUSANO IL TUMORE
11

REPLICAZIONE
regioni precoci
proteine non-strutturali tumorali
Antigene T grande
Antigene t piccolo
regioni tardive
proteine del capside
VP1
VP2
VP3
12

REPLICAZIONE VIRALE
Non sintetizzano DNA-polimerasi: utilizzano enzimi cellulari
Cellule permissive
Trascrizione mRNA virale tardivo
Replicazione virale
Morte cellulare (effetto citopatico)
Cellule NON permissive
Espressione geni precoci
Trasformazione oncogena della cellula
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VIRUS TUMORALI A DNA: Oncogeni
• Adenovirus E1A region 2
• SV 40
• JC poliomavirus
• BK poliomavirus
• Papillomavirus Umano 16
Large T
Large T
Large T
E7
Tutti hanno una sequenza in comune e mutazioni in
questa regione aboliscono la capacità trasformante
14

MECCANISMI DI TRASFORMAZIONE CELLULARE
Replicazione
cellulare attiva
Cellula
embrionale
indifferenziata
Gene di controllo
della replicazione
Cellule differenziate
Blocco della replicazione
p53 RB
Gene oncosoppressore blocca il
Gene di controllo della replicazione
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PROTEINA ONCO-SOPPRESSIVA:
p53
pRB
p53 gene p53 gene p53 gene
HCV
HPV
P53
P53
P53
P53
DNA
Papilloma
proteolisi
Blocco della replicazione
replicazione
replicazione
16

PAPILLOMAVIRUS UMANI
(‏‎2-10%‎‏)‏ Si conoscono oltre 200 tipi di HPV
85 genotipi sono stati caratterizzati
HPV possono infettare cellule epiteliali basali della cute oppure lo
strato esterno dei tessuti e sono quindi classificati in:
tipi cutanei: epidermotropi-> cute delle mani e dei piedi
tipi mucosali: mucosa della bocca, gola, apparato respiratorio ed
epitelio anogenitale
17

PAPILLOMAVIRUS UMANI
Storicamente, HPV 16 e HPV 18 sono stati considerati i tipi con il più alto rischio
oncogeno;
i tipi 6 e 11 sono HPV a basso rischio;
HPV 31, 33 e 35 sono stati considerati a rischio intermedio;
Questi 7 tipi di HPV causano circa il 70% dei tumori cervicali;
Alto rischio (HR):16, 18, 31, 33, 34, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 66, 68, 70, 73,
26, 30, 54.
Basso rischio (LR): 6, 11, 40, 42, 43, 44.
18

HUMAN PAPILLOMAVIRUS PHILOGENETIC
19

CLASSIFICAZIONE HPV – ALBERO FILOGENETICO di 30 TIPI 1
Condilomi genitali 11*
6*
13*
2*
57
3*
10*
44*
7*
40*
43*
42*
32*
*Lesione intraepiteliale
squamosa di basso
grado
L-SIL* / CIN1
Neoplasia Cervicale
Intraepiteliale
(*basso rischio, LR)
HPV Mucosali
( † alto rischio, HR 2 )
HPV Cutanei
34 51 † 53 66 †
26 30 56 †
35 † 31 †
58 † 52 †
45 † 68
16 † †
33 † 18 † 39 †
H-SIL*/CIN 2-3
Lesione intraepiteliale
squamosa di alto grado
1. Adapted from Wieland U and Pfister H. Papillomaviruses in human pathology: Epidemiology, pathogenesis and oncogenic role. In: Gross, Barrasso Eds. Human papilloma virus
infection: A clinical atlas. Ullstein Mosby; 1997. p1–18. 2. Lui J et al (Eds): IDEAL 2003, LNCS 2690. p540–544, 2003. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2003.
20

I PAPILLOMAVIRUS SONO MOLTO RARI
CONDILOMI
Anticorpi +
Virus -
Negli USA circa 20 milioni di persone sono oggi infettati da HPV, si osservano 5,5
milioni di nuovi casi ogni anno, 1.4 milioni hanno verruche genitali e il 15% degli adulti
ha una infezione asintomatica e in generale il 75% delle persone sessualmente
21
attiva sono state esposte almeno una volta ad HPV.

Prevalenza dell’infezione da HPV
22

COME SI TRASMETTE INFEZIONE DA HPV
Adolescenti, che hanno consultato un ambulatorio ginecologico del collegio,
sono state analizzate per HPV ad intervalli di 6 mesi per 3 anni. 26% erano
positive al primo test e, continuando a frequentare il collegio con incontri di
nuovi partners sessuali, il 43% contrasse l’infezione. Dopo 3 anni di
23
collegio, circa il 60% era positivo in uno o più tests.

HPV: CICLO REPLICATIVO ed ESPRESSIONI GENICHE
L’infezione non produce viremia, l’HPV resta
localizzato a livello epiteliale e mucosale
assemblaggio dei virioni
Squamoso
L1, L2
EPITELIO
Granular
e
Spinoso
E4
replicazione del DNA virale
E1, E2, E5, E6, E7 entrata dei virioni
Membrana basale
Adapted from Zur Hausen. Nat Rev Cancer. 2002;2:342–50.
24

PATOGENESI
lesione
primaria
risposta
immune
completa guarigione
clinica
inoculazione
Inoculazione
Infezione
Infezione
asintomatica
crescita Replicazione attiva
Controllo controllo
dell’ospite
da parte dell’ospite
1-8 mesi 3-6 mesi 3-6 mesi
malattia
persistente o ricorrente
Dopo l’inoculazione, il virus entra in un periodo di latenza che può durare una media da 1 a 8 mesi;
sebbene, in alcune donne questa latenza può durare per molti anni o decadi. Ma la maggior parte dei
soggetti eradicano questa infezione in questa fase senza presentare una lesione visibile da HPV. In
Cervice
Cervice
Stadio
quelli nei quali il sistema immune non controlla il virus in questo stadio, il virus prende sotto controllo la
normale
HPV
precanceroso
cellula causando una proliferazione infettata cellulare che evolve in una lesione clinica.
Quando le lesioni sono verruche genitali, si ha una crescita attiva da 3 a 6 mesi durante i quali non c’è
immunsoppressione. Il trattamento delle verruche in questo stadio spesso è seguito dalla ricrescita
delle lesioni sia nel sito trattato o in altri siti a causa dell’assenza di una risposta immune. Nella maggior
parte dei casi, i soggetti che hanno eradicato l’infezione, avranno una completa guarigione clinica.
Sfortunatamente, dal 10% al 20% hanno lesioni che sono molto difficilmente eradicabili, perché essi
non hanno una buona risposta immune. Questi soggetti sono a rischio di sviluppare una malattia
persistente o ricorrente.
25

il SIGNIFICATO CLINICO di un TEST per HPV DNA
Snijders et al. 2003. J Pathol 201:1
26

il SIGNIFICATO CLINICO di un TEST per HPV DNA
27

I BERSAGLI di HPV
TEST per il VIRUS HPV TEST per HPV DNA TEST per HPV E6E7 RNA
28

VACCINO per HPV
Il cancro della cervice, sebbene relativamente raro,
causa circa 290,000 morti nel mondo ogni anno.
Negli USA, si ritiene che 10,400 nuovi casi di
carcinomi cervicali saranno diagnosticati nel 2005,
e si saranno circa 3,700 morti.
Questo cancro ed altri tumori uro-genitali sono
causati da papilloamvirus umani (HPV).
Gli HPV tipo 16 e 18 sono più spesso associati a
tumori umani cervicalie di altri tipi.
29

VACCINO per HPV
Un recente vaccino ricombinante quadrivalente contenente
proteine di HPV, espresse in lieviti, induce una forte risposta
immune contro i papillomavirus umani 6, 11, 16 e 18.
In una sperimentazione in 25,000 donne seguite per 2 anni,
il vaccino (Gardasil, Merke and Co) è stato comparato con il
palcebo. Le donne hanno ricevuto 3 dosi di vaccino.
Le donne del primo gruppo (12,000 soggetti) non erano
infette da HPV al momento della vaccinazione e rimasero
non-infettate da HPV16/18 durante lo studio
30

VACCINO per HPV
Il vaccino ha prevenuto il 100% di forme pre-cancerose
cervicali ad alto grado (neoplasie cervicali intraepiteliali (CIN
2/3)) e i carcinomi cervicali non invasivi (adenocarcinoma in
situ (AIS)) associati con HPV 16 e 18.
CIN2 è una lesione moderata della cervice, mentre CIN3 è
una lesione di alto livello. AIS è uno stadio precoce del
carcinoma della cervice uterina.
Nessun caso di CIN o di AIS è stato trovato nel gruppo
vaccino, 21 casi furono trovati nel gruppo placebo.
31

VACCINO per HPV
In un gruppo più ampio di donne, quelle del primo studio più
coloro che si infettarono durante il periodo della
vaccinazione o chi non aveva completato il protocollo
completo di vaccinazione, il vaccino ridusse il rischio di
sviluppare pre-cancro (CIN) o cancro non-invasivo (AIS) del
97%. C’era un caso nel gruppo palcebo.
Il motivo percui il vaccino comprende gli epitopi 6 e 11 è
che, sebbene questi tipi di HPV non causino cancro
nell’uomo, possono dare origine a strisci falsi positivi e
anche causare verruche genitali.
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GINECOLOGO
PAZIENTE
VIROLOGO
33
ANATOMOPATOLOGO