Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο...

56
Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Ιατρική Σχολή Εργαστήριο Μικροβιολογίας Ιοί, ιοειδή, prions Γενικά χαρακτηριστικά, δομή, ταξινόμηση, απομόνωση, καλλιέργεια και ταυτοποίηση ιών Μαρία Μαυρούλη Βιολόγος, MSc, PhD Ακαδημαϊκή Υπότροφος

Transcript of Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο...

Page 1: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο ΑθηνώνΙατρική ΣχολήΕργαστήριο Μικροβιολογίας

Ιοί, ιοειδή, prions Γενικά χαρακτηριστικά, δομή, ταξινόμηση, απομόνωση,

καλλιέργεια και ταυτοποίηση ιών

Μαρία ΜαυρούληΒιολόγος, MSc, PhD

Ακαδημαϊκή Υπότροφος

Page 2: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ιοί - Ιστορική αναδρομή

Μόλις στον 20ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A

μυστηριώδεις παράγοντες που προκαλούν την ασθένεια «μωσαϊκή του καπνού»

1892, Iwanowski, Dμολυσματικοί παράγοντες (ιοί) που διαπερνούν λεπτούς ηθμούς που συγκρατούν βακτήρια

1935, Stanley, Wαπομόνωση του tobacco mosaic virus

1935: ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

δεκαετίες ’80 και ’90: πρόοδος μοριακής βιολογίας αναγνώριση πολλών ιών

Page 3: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ιοί

Οι μικρότεροι λοιμογόνοι παράγοντες (20 nm - 1000 nm, σε μήκος)

Ιοειδή (5 nm) Prions (<5 nm)

https://courses.lumenlearning.com/microbiology/chapter/types-of-microorganisms/

Page 4: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Μέγεθος των ιών σε σύγκριση με άλλα κύτταρα

Page 5: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ιδιότητες των ιών

Υποχρεωτικώς ενδοκυττάρια παράσιτα πολλαπλασιασμός στο εσωτερικό ζωντανών κυττάρων χρήση μεταβολικών μηχανισμών του κυττάρου

Δεν περιέχουν ριβοσώματα

Έχουν ελάχιστα ή καθόλου ένζυμα: χρήση ενζύμων του κυττάρου-ξενιστή

Μεταβολικά αδρανή (δεν μπορούν να συνθέσουν τις πρωτεΐνες τους)

Σχηματίζουν εξειδικευμένες δομές για μεταφορά του ιικού νουκλεϊκού οξέος σε άλλα κύτταρα

Page 6: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Σύγκριση ιών με κύτταρα

Χαρακτηριστικό Ιοί ΚύτταραΤύπος νουκλεϊκού οξέος DNA ή RNA DNA και RNAΠρωτεΐνες Λίγες Πολλές

Λιποπρωτεϊνική μεμβράνη Έλυτρο σε ορισμένους ιούς

Κυτταρική μεμβράνη σε όλα τα κύτταρα

Ριβοσώματα Όχι Ναι

Μιτοχόνδρια Όχι Ναι σταευκαρυωτικά

Ένζυμα Όχι ή πολύ λίγα ΠολλάΠολλαπλασιασμός με διχοτόμηση ή μίτωση Όχι Ναι

Page 7: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Δομή των ιών - Ιϊκό σωματίδιο (virion)

1 μοναδικό τύπο νουκλεϊκού οξέος (DNA ή RNA)

Δεν έχουν κυτταρικό τοίχωμα ή κυτταρική μεμβράνη

1 πρωτεϊνικό κάλυμμα (καψίδιο) περιβάλλει το νουκλεϊκό οξύ πρωτεϊνικές υπομονάδες (καψομερίδια)

Ορισμένες φορές το νουκλεοκαψίδιο (καψίδιο & γονιδίωμα) εσωκλείεταισε ένα μεμβρανώδη φάκελο (έλυτρο) ακίδες (σύμπλοκα υδατανθράκων-πρωτεϊνών) Μέσο προσκόλλησης του ιού στο κύτταρο-ξενιστή Μέσο ταυτοποίησης του ιού

Ταξινόμηση των ιών ανάλογα με την αρχιτεκτονική του καψιδίου

Page 8: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ελικοειδείς ιοί (άκαμπτες ή ελαστικές μακριές ράβδοι) κοίλο, κυλινδρικό καψίδιο με ελικοειδή δομή ιός της λύσσας και ιός Ebola

Πολυεδρικοί ιοί καψίδιο εικοσαεδρικής συμμετρίας αδενοϊός και polio ιός

Ιοί με φάκελο (~ σφαιρικοί) πολυελικοειδείς ιοί (ιός της γρίπης) πολυεδρικοί ιοί (ιός του απλού έρπητα)

Σύνθετοι ιοί (σύνθετες δομές) βακτηριοφάγοι (πολυεδρική κεφαλή + ελικοειδής ουρά) ιοί pox

Αρχιτεκτονική καψιδίου

Page 9: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Συμμετρία ιών

Κυβική (πολυεδρική) συμμετρίαΕλικοειδής συμμετρία Πολυελικοειδής ιός Σύνθετη συμμετρία©2011 Pearson Education, Inc.

Page 10: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Καψίδιο

Προστασία από νουκλεάσες του αίματος

Συμμετοχή στο μηχανισμό προσκόλλησης και διείσδυσης

Φορέας μετάδοσης του ιού από το ένα κύτταρο στο άλλο πρωτεϊνικές υπομονάδες: καψομερίδια μονομερείς ή πολυμερείς πολυπεπτιδικέςαλυσίδες ομοιότητα υπομονάδων: ανάγκης για πολλές γενετικές πληροφορίες

©2016 Pearson Education, Inc.

Page 11: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

λιπιδική στοιβάδα από κυτταρική μεμβράνη από πυρηνική μεμβράνη (herpesviruses)

γλυκοπρωτεϊνική στοιβάδα από τον ίδιο τον ιό

Συμμετοχή στο μηχανισμό προσκόλλησης στους κυτταρικούς υποδοχείς ακίδες

Δεν προσφέρει σταθερότητα στον ιό ευαισθησία σε: θερμότητα, ξηρασία, απορρυπαντικά, αλκοόλη, αιθέρα

Ιοί - μετάδοση με την κοπρανο-στοματική οδό: δεν έχουν έλυτρο Ιοί - μετάδοση με άμεση επαφή (αίμα, σεξουαλική επαφή, τσίμπημα):

έχουν έλυτρο

Φάκελος (έλυτρο)

©2016 Pearson Education, Inc.

Page 12: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ακίδες

Page 13: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Προέλευση ελύτρου

Page 14: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Εξωτερικές προστασία γενετικού υλικού σύνδεση με υποδοχείς κυττάρων λοιμογόνος δράση ιού αντιγόνα παραγωγή εξουδετερωτικών Abs ενεργοποίηση κυτταροτοξικών Τ κυττάρων Καθορισμός οροτύπου του ιού διάγνωση

ΠρωτεΐνεςMembrane

proteinNucleocapsid

protein

Spike protein

Envelope protein

RNA

Εσωτερικές σχηματισμός καψιδίου ένζυμα κυτταρικές ή ιικές πολυμεράσες για την αντιγραφή πρωτεάσες για διάσπαση πολυπρωτεϊνών και απελευθέρωση DNA ή

RNA από νουκλεοκαψίδιο ενδονουκλεάσες, λιγάσες για την αναπαραγωγή

Peiris JSM et al., 2004: Nature Medicine Supplement, 10(12), s88-s97

Page 15: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Νουκλεϊκό οξύ ιών

RNA (≥ 1 μόριο) ή DNA (1 μόριο)

μονόκλωνο ή δίκλωνο

γραμμικό, κυκλικό ή πολλά κομμάτια

ένα αντίγραφο (μόνο οι retrovirusesέχουν 2 αντίγραφα)

λοιμογόνο ή μη λοιμογόνο λοιμογόνο RNA μεταγράφεται άμεσα μη λοιμογόνο DNA μεταγράφεται σε mRNA

ποσοστό ιικού νουκλεϊκού οξέος σε σε σχέση με ιικές πρωτεΐνες: 1-50%

λίγες χιλιάδες έως 250.000 nt ή bp(nucleotides ή base pairs)

Page 16: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ιοί και εύρος ξενιστών

Ιοί ζώων, φυτών και βακτηρίων

Εύρος των ξενιστών: φάσμα κυττάρων που μπορεί να μολύνει ένας ιός

Οι περισσότεροι ιοί μολύνουν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων ή ιστών ενός ξενιστή (τροπισμός)

McFadden et al. (2009): Nature Reviews Immunology, 9, 645-655

Dermotropic measles virus mumps virus Herpes Simplex Virus rubella smallpox

Neurotropic rabies virus West Nile virus polio virus

Viscerotropic Yellow fever virus Dengue virus HIV Hepatitis A + B viruses

Pneumotropic Influenza virus

Page 17: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ιοί και εύρος ξενιστών

Σπάνια διεύρυνση του εύρους των ξενιστών που μολύνουν οι ιοί

Μόλυνση του κυττάρου - ξενιστή:

η εξωτερική επιφάνεια του ιού (πρωτεΐνες) αλληλεπιδρά με ειδικούς υποδοχείς στην επιφάνεια του κυττάρου (κυτταρική μεμβράνη) - δεσμοί υδρογόνου

Page 18: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Δομή ιών - Μεταλλάξεις

Ανθεκτικότητα σε δύσκολες περιβαλλοντικές συνθήκες

Πέρασμα από το δέρμα και άλλους φραγμούς

Σύνδεση με το βιοχημικό μηχανισμό του κυττάρου ξενιστή

Διαφυγή από την ανοσιακή απάντηση του ξενιστή

Cago et al., 2009: Science, 323(5919), 1308

Page 19: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Antigenic drift (Αντιγονική ολίσθηση)

Μικρής έκτασης μετάλλαξη στο ιϊκό γονιδίωμα (σημειακές μεταλλάξεις αλλαγέςαμινοξέων των πρωτεϊνών HA-hemagglutinin και NA-neuraminidase)

Κάθε χρόνο ή κάθε λίγα χρόνια

Απαίτηση ετήσιας προσαρμογής του αντιγριπικού εμβολίου

Αντίδραση του ιού στην εξελικτική πίεση των αντισωμάτων που εξουδετερώνουν όλα εκτός από τα νέα μεταλλαγμένα στελέχη ιών.

Εμφάνιση επιδημιών

ανάμεσα σε πανδημίες

Η αντιγονική ομάδα παραμένει η ίδια (π.χ. Η1Ν1) αλλά

προκύπτουν διαφορετικά στελέχη

*

Page 20: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Antigenic drift (Αντιγονική ολίσθηση)

Απαίτηση ετήσιας προσαρμογής του αντιγριπικού εμβολίου

Page 21: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Antigenic shift (Αντιγονική μεταστροφή)

Μεγάλης έκτασης μετάλλαξη στο ιϊκό γονιδίωμα (γενετικός ανασυνδυασμός)

Λοιμώξεις από περισσότερα του ενός στελέχη

Μεταξύ μορίων RNA ιών ζώων (χοίροι, άλογα, πτηνά) και ιού του ανθρώπου

Εμφάνιση πανδημιών

Μόνο σε ιούς γρίπης Α

Page 22: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Λοιμώξεις από περισσότερα του ενός στελέχη γενετικός ανασυνδυασμός

ταυτόχρονη προσβολή χοίρου από 2 στελέχη διαφορετικής προέλευσης (πάπια και άνθρωπος):

Όταν τα 2 στελέχη βρεθούν στο ίδιο κύτταρο του χοίρου μίξη γονιδίων ιού της πάπιας με του ιού του ανθρώπου σχηματισμός 1 νέου στελέχους που μπορεί να μεταφερθεί από τον

ενδιάμεσο ξενιστή (χοίρος) στον άνθρωπο.ή

Απευθείας προσβολή ανθρώπου από ένα στέλεχος γρίπης πτηνού

Περαιτέρω μετάλλαξη του ιού που έχει προσβάλλει τον άνθρωπο Στέλεχος με

ικανότητα μετάδοσης από άνθρωπο σε άνθρωπο

πανδημία γρίπης

Antigenic shift (Αντιγονική μεταστροφή)

Page 23: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ταξινόμηση – Ονομασία ιών

Σχετίζεται με:

τη νόσο (ιός της ιλαράς)

την τοποθεσία (coxsackie virus: Coxsackie, NY και norwalk virus: Norwalk, Ohio)

το όνομα επιστημόνων (Epstein-Barr virus)

τον ιστό που απομονώθηκαν 1η φορά: (Αδενοειδείς: adenovirus, respiratory-enteric-orphan: reoviruses)

σύνθεση DNA από RNA αντίγραφο: retroviruses

κοινά επιδημιολογικά χαρακτηριστικά (arbo-viruses)

Page 24: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ταξινόμηση ιών

Βασίζεται στα εξής χαρακτηριστικά:

Τύπος νουκλεϊκού οξέος (RNA ή DNA, μονόκλωνο ή δίκλωνο)

Στρατηγική αντιγραφής (Baltimore classification system)

Μορφολογικά χαρακτηριστικά σχήμα καψιδίου αριθμός καψομεριδίων μέγεθος καψιδίου παρουσία ή απουσία ελύτρου συμμετρία

Ύπαρξη ενζύμων

Τύπος ξενιστή, νόσου (ιοί ηπατίτιδας), ιστών που προσβάλουν (εντερικοί, αναπνευστικοί)

Αντιγονικές ιδιότητες

Page 25: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ταξινόμηση ιών

International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV)

- ales: τάξη (Picornavirales)

- viridae: οικογένεια (Picornaviridae)

- virus: γένος (Enterovirus)

είδος: άθροισμα ιών με τις ίδιες γενετικές πληροφορίες και εύρος ξενιστών(Enterovirus B)

ορότυπος (Coxsackievirus B1, Echovirus 1)

2000: >4000 ιοί ζώων, φυτών και βακτηρίων (71 οικογένειες, 9 υποοικογένειες και 164 γένη)

Page 26: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ταξινόμηση ιών - Baltimore classification system

Page 27: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ταξινόμηση DNA ιών

Δίκλωνο DNA, ιικά σωμάτια με έλυτρο: Poxoviridae, Herpesviridae Δίκλωνο DNA, ιικά σωμάτια χωρίς έλυτρο: Adenoviridae, Papovaviridae DNA εν μέρει δίκλωνο εν μέρει μονόκλωνο, ιικά σωμάτια χωρίς έλυτρο: Hepadnaviridae Μονόκλωνο DNA, ιικά σωμάτια χωρίς έλυτρο: Parvoviridae

Page 28: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ταξινόμηση RNA ιών

Δίκλωνο RNA, ιικά σωμάτια χωρίς έλυτρο: Reovirdae Μονόκλωνο RNA, ιικά σωμάτια με έλυτρο, χωρίς στάδιο DNA: (+) φοράς: Togoviridae, Flaviviridae, Coronaviridae (-) φοράς, μη κατακερματισμένο: Paramyxoviridae, Rhabdoviridae, Filoviridae (-) φοράς, κατακερματισμένο: Orthomyxoviridae, Bunyaviridae, Arenaviridae

Μονόκλωνο RNA, ιικά σωμάτια με έλυτρο και στάδιο DNA: Retroviridae Μονόκλωνο RNA (+) φοράς, ιικά σωμάτια χωρίς έλυτρο: Picornaviriase, Caliciviridae

Ο χημικός προσανατολισμός

του mRNAλαμβάνεται ως

(+) φοράς

Page 29: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Καλλιέργεια βακτηριοφάγων

Οι ιοί καλλιεργούνται μόνο σε ζωντανά κύτταρα

Βακτηριοφάγοι: οι ευκολότερα καλλιεργούμενοι ιοί

Μέθοδος καλλιέργειας των πλακών Ανάμειξη βακτηριοφάγων με βακτήρια και θρεπτικό άγαρ (στρώμα βακτηρίων πάχους 1 κυττάρου) Κάθε ιός μολύνει 1 βακτήριο Μετά από αρκετούς κύκλους ιικού πολλαπλασιασμού, όλα τα βακτήρια στην περιοχή που βρέθηκε ο αρχικός ιός καταστρέφονται Διαυγείς ζώνες: πλάκες

Η συγκέντρωση του ιού στο αρχικό εναιώρημα προσδιορίζεται από τον αριθμό των πλακών που σχηματίζονται στο στερεό θρεπτικό Μονάδες σχηματισμού πλακών (Plaque-Forming Units, PFU)

Page 30: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Καλλιέργεια ζωϊκών ιών

Πειραματόζωα (κουνέλια, ινδικά χοιρίδια) ανοσολογική απόκριση σε ιογενείς λοιμώξεις κλινικά σημεία λοίμωξης θανάτωση – εξέταση μολυσμένων ιστών

Εμβρυοφόρα αυγά όρνιθας θάνατος εμβρύου βλάβες στα εμβρυϊκά κύτταρα σχηματισμός κακώσεων στις μεμβράνες

Κυτταροκαλλιέργειες κυτταροπαθογόνος δράση αρχικές και εμβρυϊκές διπλοειδείςκυτταρικές σειρές (ανάπτυξη για μικρό χρονικό διάστημα) συνεχείς κυτταρικές σειρές (επ΄αόριστον)

Page 31: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Καλλιέργεια σε εμβρυοφόρα αυγά όρνιθας

Άνοιγμα οπής στο κέλυφος των εμβρυοφόρων αυγών και έγχυση μιας ποσότητας εναιωρήματοςιού κοντά στην κατάλληλη μεμβράνη. Η ανάπτυξη του ιού ανιχνεύεται από το θάνατο τουεμβρύου, τις βλάβες των εμβρυϊκών κυττάρων ή από την παρουσία αλλοιώσεων στις μεμβράνεςτων αυγών.

Page 32: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Κυτταροκαλλιέργειες

Κυτταροπαθογόνος δράση ιών (cytopathic effects): ορατές αλλοιώσεις

Ευκαρυωτικά κύτταρα που αναπτύσσονταισε θρεπτικά υλικά προσκόλληση σεγυάλινες ή πλαστικές επιφάνειες πλαστικώνή γυάλινων δοχείων πολλαπλασιασμός σεμονόστιβες επιφάνειες

Οι ιοί που μολύνουν τις μονόστιβεςεπιφάνειες αναγκάζουν τα κύτταρα ναεκφυλίζονται ενώ πολλαπλασιάζονται Κυτταροκτόνος δράση: θάνατος Μη κυτταροκτόνος δράση: όχι πρόκληση κυτταρικού θανάτου

Page 33: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Κυταροπαθογόνος δράση των ιών

* Inclusion bodies (έγκλειστα): κοκκία που εντοπίζονται στο κυτταρόπλασμα ή τον πυρήνα μολυσμένων κυττάρων (οξεόφιλα ή βασεόφιλα)

* Cell fusion (συγκύτιο): σύντηξη γειτονικών μολυσμένων κυττάρων σε ένα μεγάλο πολυπύρηνο κύτταρο

*

*

*

*

*

Page 34: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Άτυπες μορφές ιών

Defective viruses για τον πολλαπλασιασμό τους χρειάζονται βοηθητικό ιό μετάλλαξη ή έλλειψη σε τμήμα του γονιδιώματος

Pseudovirions (συνθετικοί ιοί) περιέχουν DNA από το ευκαρυωτικό κύτταρο μολύνουν κύτταρα αλλά δεν πολλαπλασιάζονται χρησιμοποιούνται για την έγχυση γενετικού υλικού με συγκεκριμένα και επιθυμητά χαρακτηριστικά σε βακτηριακά & ευκαρυωτικά κύτταρα (DNA delivery vehicles).

Page 35: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Επίδραση φυσικών και χημικών παραγόντων στους ιούς

Θερμότητα: αδρανοποίηση (56οC για 30’, 100οC για λίγα sec)

Ψύχος: διατήρηση στους -40οC, -70oC

Αφυδάτωση

Υπεριώδης ακτινοβολία: αδρανοποίηση σε 30’

Χλωροφόρμιο και αιθέρας: αδρανοποίηση ιών που έχουν έλυτρο

Οξειδωτικοί παράγοντες (φορμαλδεϋδη, χλώριο, ιώδιο, Η2Ο2)

Φαινόλες (δεν έχουν καλή δράση στους ιούς)

Απολυμαντικά (χλωρίνη, γλουταραλδεΰδη)

Β-προπιολακτόνη (αποστείρωση εμβολίων)

Page 36: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ιοειδή (viroids)

γυμνό μονής έλικας κυκλικό RNA (300-400 νουκλεοτίδια)

χωρίς καψίδιο ή έλυτρο

δεν έχουν γονίδια δεν κωδικοποιούν καμία πρωτεΐνη

πολλαπλασιάζονται

καταστροφικές ασθένειες σε καλλιεργούμενα φυτά (αλλαγή χρώματος, παραμόρφωση, διακοπή αύξησης)

είσοδος στο φυτικό κύτταρο μέσω τραυματισμών, μυκήτων ή εντόμων

Page 37: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Prions

μικρά πρωτεϊνικά, λοιμώδη σωμάτια (< 5 nm) χωρίς νουκλεϊκό οξύ

κωδικοποιούνται από κυτταρικά γονίδια

9 νευρολογικά νοσήματα σε ζώα

γενετικό υπόβαθρο: σε οικογένειες

Nόσος των τρελών αγελάδων: άνθρωποι, κατανάλωση μολυσμένου κρέατος

εκφυλιστικές παθήσεις στο ΚΝΣ (Creutzfeldt-Jacob disease) με κινητικές διαταραχές και προϊούσα πνευματική έκπτωση

πολύ μεγάλη αντοχή σε θερμότητα, UV, φορμαλδεϋδη, νουκλεάσες

(A) Normal healthy brain tissue. (B) Brain tissuefrom the temporal lobe of a patient withCreutzfeldt-Jakob’s disease. Note the largespaces in the tissue where the prion proteinshave caused damage.Image credits: Nephron via Wikimedia Commons andSherif Zaki; MD, PhD; Wun-Ju Shieh; MD, PhD, MPH

Page 38: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Πως μια πρωτεΐνη μπορεί να είναι λοιμογόνος?

Παραγωγή PrPc από τα κύτταρα και έκκριση στην

εξωτερική επιφάνεια

Παραγωγή PrPSc από ένα αλλοιωμένο PrPc γονίδιο

Αντίδραση PrPSc με PrPc

στην επιφάνεια του κυττάρου

Μετατροπή της PrPc σεPrPSc μέσω της PrPSc

Πρόσληψη της νέας PrPSc

με ενδοκυττάρωσηΜετατροπή περισσότερης

PrPc από τη νέα PrPScΣυσσώρευση PrPSc σε

ενδοσώματαΣυνεχόμενη συσσώρευση PrPSc,

μεταφορά των περιεχομένων του ενδοσώματος στα λυσοσώματα.

Το αποτέλεσμα είναι ο κυτταρικός θάνατος.

©2016 Pearson Education, Inc.

Page 39: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Διαφορές prions και ιών

Χαρακτηριστικό Prions ΙοίΝουκλεϊκό οξύ Όχι Ναι

Πρωτεΐνες Κωδικοποιούνται από κυτταρικά γονίδια

Κωδικοποιούνται από ιϊκά γονίδια

Αδρανοποίηση από UV, θερμότητα Όχι Ναι

Εμφάνιση στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

Επιμήκη Εικοσάεδρη ή ελικοειδής συμμετρία

Παραγωγή αντισωμάτων Όχι * Ναι

Δημιουργία φλεγμονής Όχι Ναι

* Therapy in prion diseases. Curr Top Med Chem. 2013;13(19):2465-76.Forloni G, Artuso V, Roiter I, Morbin M, Tagliavini F.

Page 40: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

*Therapy in prion diseasesCurr Top Med Chem. 2013;13(19):2465-76.

“In the last two decades, knowledge of the neurobiology of prion diseases or transmissiblespongiform encephalopathies (TSE) has significantly advanced, but a successful therapy tostop or delay the progression of these disorders remains one of the most challenging goalsof biomedical research. Several obstacles to this achievement are in common with otherneurodegenerative disorders: difficulties to move from experimental level to clinical stage;appropriate timing of intervention; correct set up of clinical trial”.“The rapid progression of TSE, together with their clinical and molecular heterogeneity, makethe therapeutic approach particularly problematic. The main target of the antiprion strategyhas been the pathological form of the cellular prion protein (PrP(C)) termed PrP(Sc),invariably associated with the diseases. Several compounds have been found to affect PrP(Sc)formation or enhance its clearance in in vitro models, and prolong survival in experimentalanimals. However, few of them such as quinacrine and pentosan polysulfate have reachedthe clinical evaluation”“In experimental conditions, active and passive immunization with antibodies against PrPand mucosal vaccination have shown to protect from peripheral infection. Other studieshave proposed new potentially effective molecules targeting PrP oligomers. Furthermore, thepossibility to interfere with PrP(C) to PrP(Sc) conversion by an active control of PrP(C) isanother interesting approach emerging from experimental studies. However, in common withthe other oligomeropathies, early diagnosis allowing to treat at risk population in a preclinicalstage represent the more realistic perspective for efficient TSE therapy”.

Page 41: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο

1. a small naked icosahedral virus (poliovirus)2. an enveloped virus with clear surface projections

(influenza B virus)3. a large naked icosahedral virus (adenovirus)4. a poxvirus particle5. a helical (like a Slinky) nucleocapsid of Nipah virus

1

4

2 3

5

Goldsmith CS & Miller SE, 2009: Clinical Microbiology Reviews, 22(4), 552–563

Page 42: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ορολογική μέθοδος - ELISA

Page 43: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Ορολογική μέθοδος Western Blot

Page 44: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Μοριακή μέθοδος Αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR)

Page 45: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Μοριακή μέθοδος Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)

Page 46: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Μοριακή μέθοδος Πολυμορφισμοί μήκους περιοριστικών ενζύμων

Page 47: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

SARS-CoV-2

5 major structural proteins: spike (S), membrame (M), envelope (E), nucleocapsid (N), hemagglutinin-esterase (HE) Angiotensin converting enzyme 2 (ACE 2): receptor used by SARS-CoV-2 for entry into human cells

Wuhan, the Chinese province of Hubei December 2019 Enveloped (+) sense, single-stranded RNA virus Coronavirus disease (COVID-19)

Page 48: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

www.lecturio.com

Page 49: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

www.lecturio.com

Διαφ

ορικ

ή δι

άγνω

ση

Page 50: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Κλινική εικόνα

www.lecturio.com

Page 51: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Coronavirus COVID-19 Global Cases by Johns Hopkins CSSE.https://www.arcgis.com/apps/opsdashboard/index.html#/bda7594740fd40299423467b48e9ecf6.

Page 52: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Κλινικά δείγματα

www.lecturio.com

Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) is currently the only test being used to confirm cases of COVID-19 infection and should be

performed as soon as possible once a person under investigation (PUI) is identified.

Page 53: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

No specific treatment for COVID-19 is currently available.

Patients with mild symptoms and no risk factors do not require hospitalization and are recommended to begin supportive at-home care(antipyretics)

Οne must seek professional medical assistance if any of the following emergency warning signs develop: Difficulty breathing or shortness of breath Persistent pain or pressure in the chest Confusion or inability to arouse Cyanosis (bluish-tint to lips or face)

Once hospitalized, supportive care and acute measures should be applied Oxygen therapy (patients with respiratory distress, hypoxemia, or shock) Empiric antimicrobials (sepsis or secondary pneumonia) Advanced oxygen therapy, ventilatory support and conservative fluidmanagement (acute respiratory distress syndrome) Fluid bolus and vasopressors (septic shock)

Θεραπεία

Page 54: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Several clinical trials are currently being performed to further the development and research of antiviral drugs against SARS-CoV 2.

Remdesivir: in-vitro activity against SARS-CoV and MERS-CoV, incorporating into nascent viral RNA chains and producing pre-mature termination.

Chloroquine and hydroxychloroquine: widely-used antimalarial drugs, block viral entry by inhibiting virus/cell fusion.

Lopinavir-ritonavir: a combined protease inhibitor usually used for HIV infection, in vitro inhibitory activity against SARS-CoV.

Tocilizumab: anti-IL-6 receptor agent, rheumatoid arthritis.

Θεραπευτικά σκευάσματα υπό διερεύνηση

Page 55: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Home isolation and/or avoiding public/crowded areas whenever possible to minimize the chance for exposure

Covering coughs and sneezes with a tissue or the inner elbow

Washing hands regularly for at least 20 seconds with soap and water or with an alcohol-based hand sanitizer that contains at least 60% alcohol

Maintain 1–2 m (~3–6 ft) distance from other people, “social distancing”

Regular cleaning of all ‘high-touch’ surfaces within the home

Wearing a facemask if one is a healthcare professional, begins to present with symptoms, or when caring for a sick individual.

Πρόληψη

Page 56: Ιοί, ιοειδή prions...Ιοί -Ιστορική αναδρομή Μόλις στον 20 ο αιώνα άρχισαν να μελετούνται 1883, Mayer A μυστηριώδεις

Isolation and quarantine can be discontinued only after the following criteria has been met: For hospitalized patients: negative results of PCR testing from at least

2 consecutive sets of paired nasopharyngeal and throat swab specimens collected ≥ 24 hours apart (total of 4 specimens: 2 nasopharyngeal and 2 throat)

For at-home patients: negative results of PCR testing from at least 2 consecutive nasopharyngeal swab specimens collected ≥ 24 hours apart OR At least 3 days have passed since the resolution of fever without the use of antipyretics and improvement in respiratory symptoms AND At least 7 days have passed since the onset of symptoms

Interim Infection Prevention and Control Recommendations for Patients with Suspected or Confirmed Coronavirus Disease 2019

(COVID-19) in Healthcare Settings (CDC).

Πρόληψη