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Mortalità del virus della rabbia

Mortalità del virus della rabbia


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Perché il virus della rabbia ha un tasso di mortalità quasi del 100% nell'uomo (vedi questo blog di virologia; grazie a @iayork per il link) se non vaccinato in anticipo, anche alcune persone sono sopravvissute all'Ebola, allora perché la rabbia non si estingue come la sua forma più virulenta ucciderà host e virus anche?


È un malinteso comune che gli agenti patogeni "non vogliano uccidere i loro ospiti". In realtà, agli agenti patogeni non "interessa" affatto di uccidere i loro ospiti. Tutto ciò che gli agenti patogeni "vogliono" fare è trasmettere da un ospite all'altro. (Eliminando il linguaggio teleogenico: non c'è selezione naturale su un agente patogeno per ridurre la virulenza in quanto tale. La selezione su un agente patogeno è per la trasmissione.)

In alcuni casi, la trasmissione è ottimizzata quando il virus è meno virulento. In altri casi, la trasmissione funziona bene quando il virus è altamente virulento. La rabbia è uno di questi ultimi casi.

Se un agente patogeno si diffonde, ad esempio, per contatto respiratorio, avere un ospite che è deambulante e apparentemente sano può consentire al primo ospite di contattare molti altri, quindi ridurre la virulenza può migliorare la trasmissione in quel caso specifico.

Se l'agente patogeno viene diffuso dalle pulci di sabbia (come nel mixoma nei conigli australiani), uccidere rapidamente l'ospite è controproducente, perché le pulci lasciano un cadavere. Ma mantenere l'ospite sano è anche controproducente perché un coniglio sano si gratta via le pulci. La trasmissione ottimale si è rivelata funzionare con un virus che uccide il 50-75% delle sue vittime, perché ciò rende l'ospite molto malato per lungo tempo, consentendo alle pulci di morderlo senza impedimenti.

La rabbia si diffonde danneggiando il cervello, rendendo l'ospite aggressivo e diffondendosi attraverso i morsi nella saliva (tra l'altro, ma questo è importante). Un grave danno cerebrale fino al comportamento selvaggiamente anormale non è davvero compatibile con un ospite che vive a lungo, quindi una trasmissione ottimale della rabbia significa una mortalità dell'ospite molto elevata.

Infine, gli esseri umani non sono ospiti naturali della rabbia e raramente trasmettono il virus, quindi in ogni caso c'è una selezione naturale minima per qualsiasi cambiamento di virulenza negli esseri umani. Ma probabilmente non avrebbe importanza, per le ragioni di cui sopra.


Rabdovirus

Questo genoma di RNA a singolo filamento, negativo e monopartito, accuratamente avvolto in un nucleocapside elicoidale, ha abbattuto allo stesso modo i principi e i poveri di tutti i mammiferi. La sua potenza, travisata dalle dimensioni relativamente piccole del genoma, è più accuratamente smentita dalla caratteristica morfologia a forma di proiettile mortale che connota il tasso di mortalità del 100% causato dal virus all'interno. Unico in quanto la sua trasmissione avviene attraverso il morso di un ospite da parte di un altro, il virus è in grado di generare un comportamento coordinato nell'ospite per consentire un'ulteriore diffusione del suo virione.

Il lungo periodo di incubazione consente al virus del rabdo di esistere all'interno dell'ospite per un periodo di incubazione che va fino a sette anni prima di esprimersi. Tuttavia, questo lungo periodo di latenza ha permesso ai comuni mortali l'opportunità di attaccare il virus prima che il tipo selvatico sorpassasse il corpo. Se somministrata prima dello sviluppo dei sintomi clinici, la vaccinazione post-esposizione può salvare le persone dalla condanna a morte altrimenti sicura che la rabbia promette.

I rhabdoviridae sono creazioni della natura veramente belle ma mortali, la cui virulenza l'umanità non deve mai sottovalutare o assumere il controllo.


Editori di numeri speciali

La rabbia è una delle zoonosi più antiche documentate e più fatali conosciute dall'uomo. Ogni anno, decine di migliaia di vittime di rabbia umana derivano dal morso di un cane rabbioso. Unicamente, la rabbia è l'unica zoonosi in cui l'esame di laboratorio di routine di un animale sospetto determina direttamente la necessità di cure biomediche immediate a una persona esposta con profilassi salvavita. La vaccinazione contro la rabbia include sia la profilassi post-esposizione (PEP) se si verifica un morso che la pre-esposizione (Pre-P) per le persone determinate a essere a rischio di esposizione, come veterinari, allevatori di animali, operatori di laboratorio, speleologi e alcuni viaggiatori. Nel corso del 2015, la FAO (Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura), l'OIE (Organizzazione mondiale per la salute animale) e l'OMS (Organizzazione mondiale della sanità) hanno descritto un piano per l'eliminazione globale della rabbia umana dai cani (GEHRD) mediante 2030, attraverso l'applicazione della vaccinazione canina di massa e della profilassi umana. I progressi sostanziali sull'eliminazione della rabbia canina nelle Americhe hanno fornito una prova di concetto regionale per questo piano. Nel 2016, l'OMS ha istituito un gruppo consultivo strategico di esperti (SAGE) per prendere in considerazione nuove raccomandazioni sui vaccini contro la rabbia umana e le immunoglobuline, a sostegno del GEHRD. Nel corso del XX secolo sono stati sviluppati metodi diagnostici sensibili e specifici per il rilevamento virale e sono stati costruiti vaccini sicuri ed efficaci per l'uomo, gli animali domestici e la fauna selvatica. Tali metodi saranno ancora applicabili oggi o abbiamo bisogno di nuovi strumenti nella diagnosi e nell'immunizzazione per supportare meglio le raccomandazioni SAGE e il GEHRD in particolare e per apprezzare meglio gli aspetti della rabbia in modo olistico nella biologia della conservazione, nella sanità pubblica e nella medicina veterinaria?

Il dottor Ryan M. Wallace
Prof. Dr. Charles E. Rupprecht
Dott. Amy T. Gilbert
Editor ospiti

Informazioni sull'invio del manoscritto

I manoscritti devono essere inviati online all'indirizzo www.mdpi.com registrandosi e accedendo a questo sito web. Una volta registrato, clicca qui per accedere al modulo di invio. I manoscritti possono essere inviati fino alla scadenza. Tutti i documenti saranno sottoposti a peer review. Gli articoli accettati saranno pubblicati continuamente sulla rivista (non appena accettati) e saranno elencati insieme sul sito web del numero speciale. Sono invitati articoli di ricerca, articoli di revisione e brevi comunicazioni. Per gli articoli pianificati, un titolo e un breve abstract (circa 100 parole) possono essere inviati alla Redazione per l'annuncio su questo sito.

I manoscritti inviati non dovrebbero essere stati pubblicati in precedenza, né essere in considerazione per la pubblicazione altrove (ad eccezione degli atti di conferenze). Tutti i manoscritti sono accuratamente valutati attraverso un processo di revisione tra pari in cieco. Una guida per gli autori e altre informazioni utili per l'invio dei manoscritti sono disponibili nella pagina Istruzioni per gli autori. virus è una rivista mensile internazionale peer-reviewed ad accesso aperto pubblicata da MDPI.

Si prega di visitare la pagina Istruzioni per gli autori prima di inviare un manoscritto. L'Articolo Processing Charge (APC) per la pubblicazione in questa rivista ad accesso aperto è di 2200 CHF (franchi svizzeri). I documenti inviati devono essere ben formattati e utilizzare un buon inglese. Gli autori possono utilizzare il servizio di editing in inglese di MDPI prima della pubblicazione o durante le revisioni dell'autore.


Virus della rabbia: morfologia, crescita, caratteristiche e resistenza

Il virus della rabbia (Fig. 14.12) è a forma di proiettile, di dimensioni 180 x 75 nm, con un'estremità arrotondata o conica e l'altra piana o concava. Il genoma che si verifica nel nucleo centrale è non segmentato, lineare, in senso negativo, 10-12 kilobase, RNA a singolo filamento racchiuso all'interno di un nucleocapside avvolto elicoidale.

L'enzima RNA polimerasi RNA-dipendente, essenziale per l'inizio della replicazione del virus, è racchiuso all'interno del virus in associazione con il nucleo ribonucleoproteico. Quest'ultimo è circondato da una membrana virale (proteina di matrice), che può essere invaginata all'estremità del piano.

La membrana virale, a sua volta, è circondata da un involucro lipoproteico che trasporta punte a forma di manopola costituite da glicoproteina G. Le punte non coprono l'estremità piana del virus e possono essere rilasciate dall'involucro mediante trattamento con solventi lipidici o detergenti.

Caratteristiche di crescita del virus della rabbia:

Il virus della rabbia appena isolato da infezioni naturali di esseri umani o animali è chiamato virus di strada. Si traduce in encefalite fatale negli animali da esperimento in laboratorio dopo un lungo e variabile periodo di inoculazione di 1-12 settimane. Corpi di negri (corpi inclusi intracitoplasmatici) possono essere osservati nel cervello di animali da laboratorio inoculati che muoiono di infezione da virus di strada.

Dopo diversi passaggi intracerebrali seriali nel coniglio, il virus subisce alcune alterazioni e diventa quello che viene chiamato virus fisso. Quest'ultimo è più neurotropico, sebbene sia molto meno infettivo per altre vie.

In seguito all'inoculazione intracerebrale, il virus dà origine a encefalite fatale dopo un breve e fisso periodo di incubazione di circa una settimana. I corpi di Negri sono solitamente dimostrabili nel cervello degli animali durante l'infezione virale fissa. Il virus fissato provoca sintomi paralitici piuttosto che furiosi e viene utilizzato per la produzione di vaccini.

Il virus della rabbia può essere coltivato in embrioni di pollo. Il virus viene solitamente inoculato nel sacco vitellino dell'embrione. La propagazione seriale negli embrioni di pollo ha portato allo sviluppo di ceppi vaccinali attenuati come Flury e Kelev. I coloranti adatti all'uovo di anatra danno un'elevata resa virale e sono stati utilizzati per la preparazione di vaccini inattivati.

Diverse colture cellulari primarie e continue (ad esempio fibroblasti di embrioni di pollo, rene di criceto, neuroblastoma di topo, fibroblasti polmonari diploidi umani, cellule renali di scimmia Vero con effetti citoplasmatici minimi) vengono utilizzate per coltivare il virus della rabbia. I ceppi virali fissi cresciuti in libroblasti polmonari diploidi umani, embrioni di pollo e colture di cellule renali di scimmia Vero vengono utilizzati per la produzione di vaccini.

Resistenza del virus della rabbia:

Il virus della rabbia è sensibile all'alcol e ai solventi lipidici (ad esempio etere, cloroformio, acetone), preparati di iodio, composti di ammonio quaternario, sapone e detergenti.

Può essere inattivato da fenolo, formalina, beta-propiolattone, luce solare, irradiazione ultravioletta e calore a 50°C per un'ora o 60°C per 5 minuti. Il virus muore a temperatura ambiente ma può sopravvivere per settimane se stabilizzato al 50% di glicerolo. Può rimanere stabile per diversi giorni a 0-4°C, e può essere conservato a -70°C o mediante liofilizzazione (liofilizzazione).


"E il protocollo di Milwaukee?"

Se hai letto sulla rabbia, potresti aver sentito parlare del protocollo di Milwaukee, un tentativo selvaggio e disperato di salvare una vittima della rabbia dopo che i sintomi si sono manifestati. Il protocollo prevede di mettere il paziente in coma indotto, essenzialmente spegnendo il cervello in modo che i farmaci antivirali possano svolgere il lavoro di eliminazione del virus.

Il protocollo di Milwaukee è diventato famoso quando è stato utilizzato su un adolescente del Wisconsin, che si è ripreso dalla rabbia anche dopo aver mostrato i sintomi. I successivi tentativi di utilizzare il protocollo, tuttavia, si sono rivelati tutti infruttuosi e alcuni ricercatori ritengono che l'adolescente avesse già anticorpi nel suo sistema prima che iniziassero i sintomi, e non è stato il protocollo a salvarla.

Venticinque tentativi aggiuntivi di utilizzare il protocollo di Milwaukee si sono tutti conclusi con un fallimento. La maggior parte dei ricercatori lo considera ora come un'aringa rossa, non esiste una cura post-sintomo per la rabbia per ora.

Allora, perché la rabbia è così mortale?

La risposta breve è che è silenzioso per la maggior parte della sua progressione, non vediamo sintomi fino a quando il virus non si è già diffuso al cervello. Ciò significa che la malattia sembra insorgere all'improvviso, anche se è cresciuta sotto il radar per molto tempo prima.

Il modo più semplice per curare la rabbia, e non averne paura, è presumere che, ogni volta che c'è la possibilità di infezione, è lì, cresce silenziosamente e ha bisogno di essere stroncata sul nascere. Evita i pipistrelli e altri vettori e, se morsi, prendi il vaccino: non è così doloroso come una volta e potrebbe letteralmente salvare la vita.

I ricercatori stanno ancora cercando una soluzione una volta che i sintomi iniziano a manifestarsi, ma un intervento proattivo e precoce, come prevenire la diffusione di molte altre malattie mortali, è la chiave per evitare il rischio di rabbia.

Sam Westreich ha conseguito il dottorato di ricerca in genetica, concentrandosi sui metodi per studiare il microbioma associato all'intestino. Non è mai stato morso da un animale selvatico. Segui su Medium, o su Twitter all'indirizzo @swestreich.

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Il fenotipo della glicoproteina RABV determina la carica virale cellulare e globale nel cervello ed è determinante per il ritmo della malattia

La glicoproteina del lyssavirus della rabbia (RABV-G) è in gran parte responsabile della neuroinvasività del virus e dell'induzione di risposte immunitarie antivirali. Per studiare gli effetti di RABV-G abbiamo confrontato la G della variante RABV attenuata SPBN con quella del ceppo patogeno DOG4. L'infezione per via olfattiva ha causato il 100% di mortalità nei topi con entrambe le varianti del virus. Da notare, con SPBN attenuato, la progressione della malattia è stata accelerata, la risposta della microglia meno pronunciata e l'espressione di IL-6 più alta rispetto alla presenza di RABV-G dal DOG4 patogeno. Tuttavia, mentre la diffusione del virus era meno estesa, l'espressione genica virale nei singoli neuroni era in realtà più alta nei cervelli infetti da SPBN senza causare l'apoptosi dei neuroni infetti. Queste differenze tra le due varianti non sono state osservate nelle colture neuronali infette, indicando che gli effetti di RABV-G sulla diffusione del virus e sull'espressione genica virale dipendono da fattori presenti solo nel cervello intatto.

Parole chiave: Apoptosi Citochina Risposta immunitaria Microglia Neuroinvasività Neuropatologia Neurotropismo Rabbia lyssavirus glicoproteina Diffusione virale.


Espressione esogena di geni con attività antivirale

Geni antivirali

I fattori di necrosi tumorale (o la famiglia del TNF) sono una classe di proteine ​​note come citochine che possono causare apoptosi. Essendo il membro più noto della famiglia del TNF, il TNF-α ha un'ampia varietà di funzioni nell'immunità adattativa e innata dell'ospite (Blum e Miller 2000). Il TNF-α è prodotto dalle cellule T e dalle cellule del lignaggio monociti/macrofagi (Bette et al. 2003 Bette et al. 1993) e svolge ruoli importanti nel contrastare le infezioni virali e batteriche, come indurre l'espressione di IFN (Jacobsen et al. 1989 Mestan et al. 1986) e mostrano un'attività antivirale diretta contro virus dell'influenza aviaria, suina e umana con una potenza maggiore di quella degli IFN (Faber et al. 2005a Seo e Webster 2002).

Per esplorare il ruolo del TNF-α nelle infezioni da RABV, una copia di TNF-α è stata inserita nel vettore RABV ricombinante SPBN per esprimere TNF-α (SPBN-TNF-α+) (Faber et al. 2005a). È stato riscontrato che rispetto a SPBN che esprime TNF-α inattivato (SPBN-TNF-α-), la diffusione e la produzione di SPBN-TNF-α+ erano significativamente ridotte. Tuttavia, sorprendentemente, l'espressione di TNF-α non è stata accompagnata da un aumento della morte cellulare o dall'induzione di IFN. Inoltre, i topi infettati per via intranasale con SPBN-TNF-α+ hanno mostrato una diffusione del virus significativamente inferiore nel cervello rispetto a quelli infettati con SPBN-TNF-α-, e SPBN-TNF-α+ non ha causato la morte nei topi infetti, mentre l'80% dei topi infettati con SPBN-TNF-α− è deceduto (Faber et al. 2005a). Nel cervello di topi infettati con SPBN-TNF-α+, è stata osservata una maggiore infiammazione del SNC, inclusa l'infiltrazione di cellule T e l'attivazione della microglia (Faber et al. 2005a).

Gli IFN sono una classe di proteine ​​note come citochine prodotte dalle cellule ospiti come difese protettive in risposta a sfide come l'infezione da virus e la presenza di cellule tumorali (Fensterl e Sen 2009). Gli IFN, in particolare gli IFN di tipo I (IFN-α, IFN-β, IFN-ε, IFN-κ e IFN-ω), non solo sono noti per le loro attività di immunità antivirale, ma hanno anche recentemente ottenuto il riconoscimento per il loro ruolo nel coordinare le risposte immunitarie innate e adattative (Kotenko 2011). Inoltre, gli IFN inducono la produzione di centinaia di altre proteine ​​note collettivamente come geni stimolati dall'interferone (ISG) che hanno ruoli importanti nella lotta alle infezioni virali (Platanias 2005). Molti virus hanno sviluppato meccanismi per resistere all'attività dell'IFN dell'ospite, come aggirare la risposta dell'IFN bloccando gli eventi di segnalazione a valle e inibendo le funzioni delle proteine ​​indotte dall'IFN, per stabilire l'infezione (Lin et al. 2004 Navratil et al. 2010).

È stato dimostrato che il vettore RABV SPBN che esprime IFN-β (SPBN-IFN-β+) era altamente attenuato e che la replicazione del virus nelle cellule in coltura era significativamente ridotta (Faul et al. 2008). Tuttavia, i topi immunizzati con SPBN-IFN-β+ avevano un numero significativamente maggiore di cellule T CD 8+ attivate attraverso la via dipendente dalla segnalazione di IFN-β. Questo attributo per attivare la produzione di cellule T CD 8+ mediante l'espressione di IFN-β potrebbe essere utile per alcuni approcci vaccinali in quanto i vettori RABV che trasportano sia IFN-β che altri antigeni virali come HIV-1 Gag hanno vantaggi come adiuvante molecolare per aumentare il sistema immunitario risposta contro l'infezione da HIV-1 (Faul et al. 2008). Oltre all'IFN di tipo I, anche l'IFN di tipo II, IFN-γ, ha molte funzioni importanti nell'immunità sia innata che adattativa (Kotenko 2011). Precedenti studi hanno dimostrato che il controllo della replicazione di RABV nel SNC inizia all'inizio dell'ingresso delle cellule T e della produzione di IFN-γ nel SNC prima della produzione di VNA (Barkhouse et al. 2014). È stato dimostrato che SPBN che esprime IFN-γ ha fortemente attenuato la patogenicità del virus principalmente migliorando la produzione di IFN di tipo I e la patogenicità del virus è stata ridotta sia nei topi normali che in quelli immunocompromessi (Barkhouse et al. 2014). Recenti studi hanno confermato l'importanza dell'IFN-γ durante la clearance del RABV dal SNC e hanno dimostrato il concetto che I IFN-γ si trova al centro della via di segnalazione nel cervello di topi infettati con il ceppo CVS-B2c attenuato, rispetto al ruolo centrale del TNF-α nella rete generata da topi infettati con street DRV-Mexico (Chai et al. 2014).

Presi insieme, i risultati di cui sopra dimostrano che l'espressione di geni antivirali come TNF e IFN utilizzando il vettore RABV ha il potenziale per controllare e curare la rabbia in futuro.

Geni della pro-apoptosi

L'infezione da ceppo RABV attenuata in laboratorio induce ampie risposte immunitarie innate dell'ospite, risposte antivirali e apoptosi mentre i virus di strada causano poca patologia neuronale o danno nel SNC e l'apoptosi è stata appena osservata durante l'infezione da virus di strada (Morimoto et al. 1999). L'apoptosi è stata considerata vantaggiosa per l'ospite per contrastare l'infezione virale poiché diversi studi hanno dimostrato che la patogenicità di un RABV era inversamente correlata con la loro capacità di indurre l'apoptosi (Faber et al. 2002 Morimoto et al. 1999). Inoltre, l'entità dell'apoptosi è apparsa anche inversamente correlata con il livello di espressione della proteina G poiché un alto livello di proteina G induce apoptosi diffusa e forti risposte antivirali (Faber et al. 2002). Queste osservazioni sollevano la possibilità che una maggiore morte cellulare indotta da virus fosse associata a un aumento delle risposte immunitarie antivirali, funzionando così nel proteggere il SNC dall'infezione da RABV.

L'effetto dell'induzione dell'apoptosi sulla patogenicità del RABV è stato studiato attraverso l'espressione esogena della proteina proapoptotica citocromo C nel vettore SPBN (SPBN-Cyto C+). Come previsto, il citocromo C l'espressione ha innescato un'estesa apoptosi in colture di neuroni primari in vitro (Pulmanausahakul et al. 2001). D'altra parte, nei topi infettati con SPBN-Cyto . sono state ottenute un'immunogenicità migliorata e una patogenicità attenuata C+ in vivo (Pulmanausahakul et al. 2001). Inoltre, il citocromo C ha aumentato significativamente i titoli di VNA nei topi immunizzati e la mortalità nei topi infettati per via intranasale con SPBN-Cyto C+ era sostanzialmente inferiore rispetto ai topi infettati con il virus di controllo (Pulmanausahakul et al. 2001). Pertanto, i vettori RABV che esprimono il citocromo C promessa come candidato per un vaccino antirabbico vivo attenuato in futuro.

Geni delle citochine/chemochine

Le citochine sono un ampio gruppo di piccole proteine ​​con masse molecolari di 8-14 kDa che sono importanti nella segnalazione cellulare. Sono prodotti dal sistema emopoietico, dal sistema immunitario o dalle cellule attivate nelle risposte infiammatorie e svolgono un ruolo fondamentale nella proliferazione e differenziazione cellulare tramite autocrino o paracrino (Zlotnik e Yoshie 2000). In base alla struttura e alla funzione, le citochine sono state classificate in chemochine, IFN, interleuchine, linfochine, TNF, fattori di crescita e fattori stimolanti le colonie (CSF).

È stato scoperto che sebbene il ceppo RABV (SHBRV) del pipistrello dai capelli argentati di strada fosse più patogeno del ceppo CVS-B2c attenuato in laboratorio, SHBRV induceva meno cambiamenti infiammatori e dell'espressione genica dell'ospite rispetto al ceppo CVS-B2c attenuato (Yan et al. 2001). La tecnica del microarray è stata utilizzata per studiare le risposte dell'ospite all'infezione da RABV confrontando i profili di espressione genica nel cervello di topi infettati da CVS-B2c o SHBRV. Dei geni alterati dall'infezione da CVS-B2c, i geni coinvolti nell'immunità dell'ospite/risposte antivirali e nell'apoptosi erano significativamente sovraregolati nei topi infettati da CVS-B2c rispetto a quelli nei topi infettati da SHBRV, il che implica che le risposte immunitarie innate dell'ospite innescate da CVS-B2c l'infezione potrebbe essere responsabile del fenotipo attenuato del ceppo CVS-B2c (Wang et al. 2005). Dato che è stato ben documentato che l'espressione di citochine/chemochine è coinvolta nell'infiammazione del SNC, nelle risposte immunitarie dell'ospite e nelle attività antivirali dirette (Hosking e Lane 2010 Niu et al. 2011 Ubogu et al. 2006), le citochine/chemochine sono state riconosciute come critiche mediatori di una varietà di processi biologici durante l'infezione virale (Hosking e Lane 2010).

Diversi studi hanno dimostrato che il RABV ricombinante che esprime geni di citochine/chemochine, come il fattore stimolante le colonie di granulociti-macrofagi (GM-CSF) e la proteina infiammatoria macrofagica 1α (MIP-1α), ha mostrato un'ulteriore attenuazione della virulenza virale e un miglioramento dell'ospite innato e adattativo immunità attraverso l'induzione dell'espressione di molecole immunitarie innate e VNA, l'infiltrazione di cellule infiammatorie nel SNC e il miglioramento della permeabilità della barriera emato-encefalica (BBB) ​​(Chai et al. 2014 Kuang et al. 2009 Wang et al. 2011 Zhao et al. 2009). La maggiore permeabilità BBB è fondamentale per l'ingresso di effettori immunitari nel SNC per eliminare il virus e prevenire lo sviluppo della rabbia consentendo agli effettori immunitari di entrare nel SNC e eliminare il RABV (Kuang et al. 2009 Niu et al. 2011). Recentemente, è stato dimostrato che la capacità del ceppo RABV attenuato di migliorare la permeabilità BBB era associata alla downregulation delle proteine ​​della giunzione stretta nel SNC in gran parte causata da citochine/chemochine infiammatorie indotte da virus (Chai et al. 2014). Ancora più importante, l'espressione di citochine/chemochine non ha causato segni evidenti nei topi adulti inoculati per via intracerebrale con un massimo di 107 unità fluorescenti di virus e potrebbe proteggere i topi dall'infezione fino a 5 giorni dopo l'infezione (Wang et al. 2011). Pertanto, questi RABV ricombinanti che esprimono citochine/chemochine hanno evidenti vantaggi rispetto ai vaccini RABV tradizionali nel suo potenziale di essere utilizzati nel trattamento ritardato della rabbia.

Va notato che sebbene la sovraespressione di citochine/chemochine abbia ruoli importanti nel controllo dell'infezione virale e dell'attenuazione del RABV, alcune citochine/chemochine, come RANTES o IP-10, quando sovraespresse, sono dannose (Zhao et al. 2009). È stato dimostrato che quando RANTES o IP-10 erano sovraespressi, la patogenicità di RABV nei topi era aumentata a causa dell'espressione persistente e ad alto livello di chemochine, ampia infiltrazione di cellule infiammatorie nel SNC e grave aumento della permeabilità BBB (Zhao et al. al. 2009). Pertanto, molto lavoro dovrebbe essere svolto in futuro per studiare in modo completo l'effetto fisiologico dell'espressione di citochine/chemochine prima che i RABV che sovraesprimono citochine/chemochine vengano sviluppati per trattare la rabbia clinica o altre malattie del SNC dovute alle complesse risposte innescate da citochine/chemochine.


Discussione

Prevenire le zoonosi controllando la trasmissione all'interno dei serbatoi naturali di animali offre un interessante complemento agli sforzi in corso per gestire queste infezioni dopo che sono entrate nelle popolazioni di animali umani e domestici. Questo studio mostra come l'integrazione delle informazioni dal sequenziamento metagenomico, dagli studi sul campo e dalla genomica virale possa iniziare a superare gli ostacoli logistici alla gestione delle zoonosi all'interno di popolazioni di fauna selvatica inaccessibili. Utilizzando studi sul campo di lunga durata nei pipistrelli vampiri, abbiamo identificato le caratteristiche di un betaherpesvirus, DrBHV, che lo rendono un candidato promettente per ulteriori studi come vettore trasmissibile per il vaccino contro la rabbia dei pipistrelli vampiri.

Le nostre analisi co-filogenetiche confermano ed estendono la coevoluzione del BHV con i mammiferi44. Tuttavia, nonostante il modello di forte associazione dell'ospite, abbiamo trovato due possibili eccezioni. Per prima cosa, ne abbiamo osservato uno A. lituratus pipistrello della frutta infettato dal BHV associato al pipistrello vampiro. La mancanza di divergenza di questo virus da DrBHV più parsimoniosamente è spiegata da un evento di trasmissione tra specie che ha avuto poca o nessuna trasmissione in avanti in A. lituratus al momento del nostro prelievo o da una presenza contaminante di DrBHV nella cavità orale di A. lituratus senza effettiva infezione (Fig. 1). È interessante notare che la trasmissione della rabbia è stata notata anche tra queste specie ed è potenzialmente spiegata dalla loro frequente sovrapposizione ecologica insieme alla loro relazione evolutiva all'interno della famiglia Fillostomidi 45,46. Data la nostra bassa dimensione del campione per A. lituratus, possono essere trovati ulteriori casi di trasmissione tra specie, e questo vale anche per altre specie di pipistrelli all'interno di Fillostomidi quel posatoio con D. rotundus e sono stati scarsamente campionati, come G. soricina. È necessario un campionamento aggiuntivo per determinare la vera frequenza di trasmissione del BHV tra le specie di pipistrelli fillostomidi. In secondo luogo, abbiamo osservato un BHV in Di. ecaudata quello era parafiletico per tutti gli altri BHV di pipistrello. Dato che questa specie si nutre del sangue di uccelli e mammiferi selvatici, sospettiamo che l'inaspettato posizionamento evolutivo di questo virus possa essere il risultato di una contaminazione alimentare acquisita da prede infette. Ulteriori test di Di. ecaudata, in particolare utilizzando campioni di sangue, sarebbe utile per escludere l'infezione attiva con questo virus e per valutare se Di. ecaudata mantiene altri BHV che si raggruppano all'interno del più grande clade di pipistrelli, ma sono stati persi a causa del nostro campionamento limitato di questa specie (n = 2). A parte queste eccezioni, i BHV hanno formato cluster associati ai taxon all'interno dei pipistrelli, coerenti con la specificità dell'ospite. Data la specificità dell'ospite prevista dei BHV 20,47 e i risultati epidemiologici e co-evolutivi qui mostrati, le prove disponibili sostengono con forza che è improbabile che i vaccini con vettore DrBHV infettino i mammiferi al di fuori del Fillostomidi famiglia di pipistrelli del Nuovo Mondo e può diffondersi solo raramente oltre D. rotundus.

Abbiamo osservato un'alta prevalenza di infezione da BHV nei pipistrelli vampiri rispetto ad altre specie di pipistrelli. Questo modello può essere spiegato dagli alti livelli di social grooming all'interno di questa specie e dalla condivisione del cibo attraverso il rigurgito di sangue, entrambi i quali potrebbero facilitare la trasmissione del BHV nella saliva 48 . Poiché la prevalenza di un virus di tipo selvatico riflette l'ipotetica copertura massima che otterrebbe come vettore, la prevalenza di DrBHV nei pipistrelli vampiri implica che un vettore del vaccino antirabbico basato su questo virus potrebbe infettare e vaccinare quasi tutti gli individui. Tuttavia, sottolineiamo che questa stima rappresenta un limite superiore poiché l'aggiunta di un gene del virus bersaglio in DrBHV può diminuire la trasmissibilità. Inoltre, il nostro sequenziamento metagenomico ha rivelato che più ceppi di BHV probabilmente co-circolano nelle popolazioni di pipistrelli vampiri. La prevalenza specifica del ceppo può quindi essere il proxy più appropriato per la massima copertura vaccinale ottenibile. Sebbene la nostra PCR non fosse adatta a definire ceppi evolutivamente indipendenti all'interno dei pipistrelli vampiri, sono necessari studi futuri che utilizzino la diagnostica specifica del ceppo per stimare la frequenza, l'intensità e l'ambito geografico della vaccinazione che sarebbe necessaria per controllare o eliminare VBRV.

È importante sottolineare che una diffusione dell'efficienza inferiore a quella implicita nelle nostre stime di prevalenza globale potrebbe effettivamente essere desiderabile. Dal punto di vista della sicurezza, i vaccini trasmissibili dovrebbero avere la trasmissibilità minima per soddisfare le esigenze di gestione e si prevede che anche i vaccini debolmente trasmissibili siano sorprendentemente efficaci nel controllo delle malattie 10,17. Infatti, l'obiettivo più ambizioso dell'eradicazione richiede solo una maggiore trasmissibilità del vaccino rispetto alla zoonosi bersaglio (R0, vaccino > R0, Obiettivo). Per VBRV, la persistenza si basa sulla struttura della metapopolazione e su R0 all'interno di singole colonie di pipistrelli vampiri è stimato essere < 1 7 . Coerentemente con altri studi sul campo, i nostri risultati sierologici e RT-PCR che una considerevole minoranza di pipistrelli è esposta al virus della rabbia, ma pochi soccombono alle infezioni produttive, supportano ulteriormente la bassa trasmissibilità di VBRV 8 . Inoltre, è probabile che i pipistrelli con anticorpi acquisiti da esposizioni naturali a VBRV abbiano un grado di immunità protettiva 7,49, riducendo ulteriormente i requisiti di trasmissibilità per un vaccino contro la rabbia con vettore DrBHV. Sebbene il R0 di DrBHV non può essere calcolato dai nostri dati, l'infezione di quasi tutti i pipistrelli vampiri suggerisce che la sua trasmissibilità probabilmente supera quella di VBRV. I nostri risultati implicano quindi che una riduzione significativa di VBRV potrebbe in linea di principio essere ottenibile con un vaccino contro la rabbia con vettore DrBHV con proprietà simili ai virus wild-type che abbiamo studiato.

Si prevedevano infezioni persistenti e per tutta la vita dei pipistrelli vampiri da parte di DrBHV data la capacità ben consolidata di altri BHV di subire fasi di latenza, in cui la carica virale è bassa e non si verifica alcuna perdita, e riattivazione, in cui la carica virale aumenta e la diffusione riprende 25. In effetti, diverse linee di evidenza mostrate qui supportano infezioni persistenti. In primo luogo, non ci si aspetterebbe che le infezioni acute abbiano la prevalenza costantemente elevata nello spazio e nel tempo che abbiamo osservato per DrBHV. In secondo luogo, anche se non siamo stati in grado di escludere in modo definitivo re-infezioni sequenziali, abbiamo scoperto che 3/3 pipistrelli campionati più volte tra il 2015 e il 2018 sono rimasti infetti fino a quattro anni dopo essere stati inizialmente positivi al BHV. In terzo luogo, abbiamo osservato pipistrelli con bassi livelli di DrBHV nella saliva (come indicato dalla mancanza di DNA virale rilevabile nel round 1 della PCR), che ipotizziamo potrebbero essere stati campionati durante la fase latente dell'infezione 50 . Se la latenza e la riattivazione vengono preservate nel vettore del vaccino, le riattivazioni potrebbero naturalmente aumentare le risposte immunitarie al VBRV nel corso della vita del pipistrello vaccinato, fornendo potenzialmente ulteriori opportunità per la trasmissione del vaccino.

La capacità di infezioni a ceppi multipli è un prerequisito chiave per i vaccini trasmissibili con vettori virali, poiché le risposte immunitarie alle versioni wild-type del vettore potrebbero inibire la diffusione del vaccino 18 . In entrambi gli individui testati, i nostri dati metagenomici hanno mostrato sequenze multiple corrispondenti ad almeno due ceppi distinti, indicativi di super-infezioni naturali. È improbabile che la co-trasmissione di più varianti sia l'unica spiegazione data la capacità ben documentata dei BHV di super-infettare. Ad esempio, nei citomegalovirus e nei muromegalovirus, la down-regulation dell'MHC di classe 1 sulle cellule infette impedisce la comunicazione dell'infezione alle cellule T, consentendo frequenti superinfezioni nonostante la grande e permanente risposta delle cellule T e degli anticorpi provocata dalle infezioni primarie 22, 51,52. L'evoluzione all'interno dell'ospite si verifica nelle infezioni persistenti da HCMV 53 e può anche spiegare alcuni dei polimorfismi di DrBHV che abbiamo osservato separando ceppi molto strettamente correlati. Tuttavia, dato il lento tasso di evoluzione dei BHV, che è paragonabile a quello di altri virus a DNA, differenze di ceppo fino al 15% nei singoli pipistrelli possono essere spiegate solo da super-infezione o trasmissioni di più ceppi evolutivamente distinti. La presenza di ceppi sia strettamente imparentati che distanti in un singolo pipistrello suggerisce sia l'evoluzione intra-ospite che la superinfezione (Figura 2 supplementare). Oltre alla superinfezione di ceppi divergenti, un vettore ideale infetterebbe anche individui precedentemente infettati con lo stesso ceppo di virus. Questo perché l'inevitabile perdita di materiale ricombinante dal vaccino può creare mutanti vitali che competono con il ceppo vaccinale intatto. L'esistenza di più varianti di DrBHV (Fig. 5), solleva la possibilità che diversi ceppi circolino in tutto il Perù, ciascuno con la propria prevalenza e area geografica. Population genetics of both vampire bats and VBRV support this prediction, showing major barriers to gene flow among geographical regions of Peru 37,54 . Therefore, DrBHV strains that are locally prevalent in one area could be engineered and released in other areas where they do not self-compete, circumventing competition with wild-type viruses of the same strain as the vaccine. Understanding whether mutant vaccine derived strains may frustrate longer term vaccine applications requires same-strain reinfection experiments in captive bats. Longitudinal monitoring of vaccine-infected individuals is also needed to quantify the dynamics of latency, reactivation and super-infection 55,56 .

Numerous obstacles must be resolved prior to deploying DrBHV as a transmissible rabies vaccine. Although our data are consistent with transmission in saliva, detection of viral DNA in blood suggests systemic infection and the possibility of transmission through additional bodily fluids, or transplacental transmission, as can occur for HCMV 57 . The geographic structure of DrBHV populations would also determine the spatial distribution of vaccines, in regards to both initial deployment, and predicted range and timescale of spread. Phylogenetic studies of different strains over time could be one way to better understand spatiotemporal spread. Safety and regulatory issues must also be carefully considered. For example, WHO guidelines for recombinant dog rabies vaccines discourage those with potential to be shed and spread infectiously (http://www.who.int/rabies/resources/Oral_Vaccination_of_Dogs_Against_Rabies/en/). Although these guidelines were based on the presumption that vaccines would be attenuated forms of pathogenic viruses, additional safety testing, perhaps in conjunction with a modernisation of the regulatory environment, will be required prior to field trials of DrBHV-vectored rabies vaccines. Advances in deliberately transmissible therapies in other areas of disease control, ranging from early stages of concept development (e.g. use of genetically heritable CRISPR-edited genes to generate Lyme disease-resistant mice 58 ), to limited experimental trails (e.g., immunocontraception 59 ), to large-scale applications (e.g., release of Wolbachia-infected mosquitoes to combat dengue virus infections), and provide frameworks to guide how new technologies can be applied rationally. Finally, we emphasise that our work involved partial sequencing of wild-type viruses, which were used as a proxy for a still-hypothetical vaccine. A vital next step would be to isolate DrBHV strains so that their biological properties (such as capacity for latency, re-activation and super-infection) can be confirmed in vitro and in vivo and so that a vaccine can be engineered and confirmed to retain these desirable properties.

In summary, we have identified a BHV in common vampire bats (DrBHV) that meets the ecological, epidemiological and virological prerequisites of an ideal transmissible vaccine vector. Given that VBRV is naturally prone to extinction and that our results suggest efficient DrBHV transmission across all demographic groups and populations of vampire bats tested, a protective DrBHV-vectored vaccine that transmits similarly to or even less efficiently than wild-type DrBHV could conceivably eliminate VBRV circulation. Importantly, VBRV and most other bat-associated rabies viruses are maintained in species-specific transmission cycles without alternative hosts that could otherwise compromise vaccination campaigns 37,60 . Moreover, rabies vaccines are broadly protective across Rabies lyssaviruS strains and even protect against other lyssaviruses, suggesting that viral antigenic evolution would not be a relevant barrier 61,62 . Finally, decades of experience in vampire bat population control have equipped most Latin American countries with the operational capacity to implement vaccination campaigns alongside or in lieu of culling efforts. Although BHVs may not be suitable vectors for all bat-associated viruses, we illustrate that combining viral metagenomics, field studies and co-evolutionary approaches can identify promising candidate vectors. This approach could be applied to any bat species for which reservoir-targeted disease control is desirable to prevent zoonotic spillover. We encourage serious consideration of the potential for recombinant virally vectored vaccines to control zoonotic bat viruses within their reservoir hosts.


Expression of interferon gamma by a recombinant rabies virus strongly attenuates the pathogenicity of the virus via induction of type I interferon

Previous animal model experiments have shown a correlation between interferon gamma (IFN-γ) expression and both survival from infection with attenuated rabies virus (RABV) and reduction of neurological sequelae. Therefore, we hypothesized that rapid production of murine IFN-γ by the rabies virus itself would induce a more robust antiviral response than would occur naturally in mice. To test this hypothesis, we used reverse engineering to clone the mouse IFN-γ gene into a pathogenic rabies virus backbone, SPBN, to produce the recombinant rabies virus designated SPBNγ. Morbidity and mortality were monitored in mice infected intranasally with SPBNγ or SPBN(-) control virus to determine the degree of attenuation caused by the expression of IFN-γ. Incorporation of IFN-γ into the rabies virus genome highly attenuated the virus. SPBNγ has a 50% lethal dose (LD50) more than 100-fold greater than SPBN(-). In vitro and in vivo mouse experiments show that SPBNγ infection enhances the production of type I interferons. Furthermore, knockout mice lacking the ability to signal through the type I interferon receptor (IFNAR(-/-)) cannot control the SPBNγ infection and rapidly die. These data suggest that IFN-γ production has antiviral effects in rabies, largely due to the induction of type I interferons.

Importanza: Survival from rabies is dependent upon the early control of virus replication and spread. Once the virus reaches the central nervous system (CNS), this becomes highly problematic. Studies of CNS immunity to RABV have shown that control of replication begins at the onset of T cell entry and IFN-γ production in the CNS prior to the appearance of virus-neutralizing antibodies. Moreover, antibody-deficient mice are able to control but not clear attenuated RABV from the CNS. We find here that IFN-γ triggers the early production of type I interferons with the expected antiviral effects. We also show that engineering a lethal rabies virus to express IFN-γ directly in the infected tissue reduces rabies virus replication and spread, limiting its pathogenicity in normal and immunocompromised mice. Therefore, vector delivery of IFN-γ to the brain may have the potential to treat individuals who would otherwise succumb to infection with rabies virus.

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Around 99% of human cases of rabies are due to dog bites and unlike many other diseases, we already have all the tools needed to eradicate it.

Rabies is one of the most deadly zoonoses. Each year, it kills nearly 59,000 people worldwide, mostly children in developing countries.

Prevent human rabies by eliminating canine rabies

Three key ways to eliminate rabies in humans:

  • Mass vaccination of dogs in infected areas – the only way to permanently interrupt the disease’s infectious cycle between animals and humans.
  • Preventative vaccination for humans.
  • Administration of anti-rabies serum following a bite by a dog suspected to be infected.

Mass vaccination of dogs is the method of choice, as this is the only real way to interrupt the disease’s infectious cycle between animals and humans. It is estimated that by vaccinating 70% of the dogs where infection is still rife, rabies could be eradicated in dogs and the number of human cases would rapidly drop to almost zero. Excellent anti-rabies vaccines for dogs, developed according to OIE standards, are nowadays available.


Rabies virus mortality - Biology

There are more than 180 different viruses in the family Rhabdoviridae (The word rhabdo is Greek for rod). Members of this viral family, which belongs to the order Mononegavirales, have single-stranded, negative sense RNA genomes, and are all both helical and enveloped. The viruses also have a unique elongated, rod-like, or bullet-shaped appearance.

There are 3 genera in the Rhabdoviridae family. Two of these genera, Vesiculoviruses and Lyssaviruses, infect humans, while the third genus, Ephemeroviruses, is only known to infect animals.

The most notorious virus of the Rhabdoviridae family is the Rabies (Latin for fury, madness 1 ) virus. Rabies is a member of the genus Lyssaviruses and is capable of infecting any mammal, giving it one of the largest host ranges of any virus 2 . This is because the rabies virus can use the acetylcholine receptor, which is one of the most evolutionarily conserved proteins and used by all mammals, as a receptor for viral cell entry 3,4 . The use of this receptor also explains the neurotropism (targeting of the nervous system) of the virus - the acetylcholine receptor is found on neurons 4 .

Rabies is the most lethal of all human infectious diseases, with a mortality rate of nearly 100% in untreated cases 5 . In fact, there have been only 6 known cases of human recovery from rabies infection 6 . Transmission of the virus is generally dependent on vertebrate biting 7 , although a few cases of transmission due to organ transplantation have been reported 9 . The incubation period can be extremely long, ranging from days to years. Clinically, rabies causes viral encephalitis and myelitis in humans. Initial symptoms of infection include malaise, fever, or headache, which can last several days 2 . Within days, infection progresses dramatically, with symptoms ranging from hyperactivity (also known as furious rabies) to paralysis (dumb rabies). Both furious and dumb rabies develop into complete paralysis, ultimately leading to coma, and then death. Once the clinical symptoms appear, the disease is nearly always fatal, with death usually occurring within the first seven days of the appearance of symptoms without intensive care 7, 8 .

Fortunately, both pre-exposure and post-exposure prophylaxeis exist. Pre-prophylaxis consists of a rabies vaccine, which unlike the name suggests, does not protect against rabies infection but rather reduces the post-exposure prophylaxis that one receives following infection. Because the incubation period for rabies is so long, and the virus is slow moving once in the nervous system, it is possible to vaccinate someone against the virus after they have been exposed. This is the procedure for post-exposure prophylaxis. In the case that the patient has not been vaccinated previously, they must also receive immunoglobulin 2 .

Another important member of the Rhabdoviridae family is Vesicular Stomatitis Virus (VSV). Although VSV is usually asymptomatic in humans, it sometimes causes acute febrile disease. The virus is a zoonosis, meaning humans are only infected by animals, and not other humans 7 . The two most common serotypes found in the Americas are VSV-I and VSV-NJ (named for Indiana and New Jersey, respectively, where the viruses were initially isolated 7 .

VSV was also important to the study of molecular biology. In 1975, David Baltimore won the nobel prize for the discovery of RNA dependent RNA polymerase in VSV 10 .


Guarda il video: Top Deadliest Things On Earth. Rabies (Giugno 2022).