Journals / Mikrobiyoloji Bülteni / 2013 / Cilt: 47 - Sayı: 2
New, newer, newest human polyomaviruses: How far?
- Journal
- Mikrobiyoloji Bülteni
- Pages
- 362–381
- DOI
- —
Abstract
Polyomaviruses, classified in Polyomaviridae family, are non-enveloped small (40-45 nm) viruses with icosahedral symmetry and circular double-stranded DNA genome. Polyomaviruses can infect a variety of vertebrates including birds, rodents, cattle, monkeys and humans. The characteristics such as establishment of latent infections, reactivations during immunosuppression and oncogenic potencies render the human polyomaviruses (HPyVs) of considerable importance for public health. The first polyomavirus (Mouse polyomavirus) has been identified in 1953 as filterable tumor-causing agents in mice, followed by Simian vacuolating virus (SV40) isolated from rhesus monkey kidney cells that had been used for poliovirus vaccine preparation in 1960. Due to the known transforming capacity of SV40, it was initially thought that the incidence of cancer could increase following the administration of SV40-contaminated polio vaccines, however advanced studies yielded inconsistent results, without any evidence to conclude whether or not the contaminated polio vaccine caused cancer. Several studies have reported the detection of SV40 genome in some of the human tumors, as well as in the clinical samples of healthy subjects. In addition SV40 seropositivity was reported in human populations although in low rates (2-10%). These data have raised the possibility that SV40 infects humans and circulates in human populations unrelated to being exposed to the vaccine. The discovery of the first human polyomaviruses was in 1971 independently from eachother, one was BK virus (BKPyV) isolated from the urine sample of a renal transplant patient, and the other was JC virus (JCPyV) isolated from the brain tissue of a petient with progressive multifocal leukoencephalopathy, and both were named after the patients initials. BK and JC viruses were the only well-known human polyomaviruses throughout 36 years, however dramatical increase in number of newly identified human polyomaviruses was recorded in the last six years due to the use of sophisticated molecular methods and new-generation sequencing technologies. In 2007, two new HPyVs were identified independently from nasopharyngeal aspirates of children with acute respiratory tract infections; one was KI (Karolinska Institute) and the other was WU (Washington University) polyomaviruses, named after the initials of institutes which they were first described. In 2008, the fifth HPyV namely Merkel cell polyomavirus (MCPyV) was isolated from the skin tumor sample of a patient with Merkel cell carcinoma. In 2010, three other novel human polyomaviruses were discovered, two were from skin samples of healthy subjects (HPyV-6 and HPyV-7), and one (Trichodysplasia Spinulosa-associated virus; TSPyV) from keratotic spicule sample of a heart-transplanted patient. Another new HPyV was identified in 2011 named HPyV-9, from the blood and urine samples of an asymptomatic patient with kidney transplant. Most recently, three new HPyVs have been sequentially discovered during the last quarter of 2012. The 10th HPyV (HPyV10) was identified in condyloma samples of an immunocompromised patient with WHIM syndrome (Wart, Hypogammaglobulinemia, Infections, Myelokathexis), 11th virus was isolated from stool sample of a healthy child from Malawi (Malawi polyomavirus; MWPyV), and 12th was described from fecal sample of a diarrheal child from Mexico (Mexico polyomavirus; MXPyV). The whole genome sequence analysis of HPyV10, MWPyV and MXPyV pointed out that they are closely related viruses. The last novel polyomavirus, namely Saint Louis polyomavirus (STLPyV) has been reported in a study published on February 2013, identified from the stool sample of a healthy child. Seroepidemiological studies indicated that most of the novel HPyVs are highly prevalent (average rate: 40-80%) worldwide and likely acquired asymptomatically during childhood, similar to the old ones, BKPyV and JCPyV. However data about HPyV10, MWPyV, MXPyV and STLPyV are not enough as they have been discovered most recently. Similarly, little is known about the pathogenesis, route of infection and the relationship with clinical diseases of novel HPyVs except MCPyV and TSPyV which are known to be responsible for Merkel cell carcinoma and trichodysplasia spinulosa, respectively. The expanding repertoire of human polyomaviruses made us think that many others will be uncovered in the future thanking to the advances in molecular methods. In this review, recent developments subjecting new human polyomaviruses have been summarized.
Özet
Polyomaviridae ailesinde yer alan polyomaviruslar, küçük (40-45 nm), çıplak ve ikozahedral simetrili viruslar olup çembersel çift iplikli DNA genomu içerir. Polyomaviruslar, doğada yaygın olarak bulunmakta ve kuş, kemirici, sığır, maymun, insan gibi birçok omurgalı türünü enfekte etmektedir. İnsan polyomavirusları ise, latent enfeksiyon oluşturmaları, immün süpresif hastalarda reaktive olarak ciddi klinik tablolara yol açmaları ve onkojenik potansiyelleri nedeniyle tıbbi öneme sahiptir. İlk polyomavirus (Mouse polyomavirus), 1953 yılında farelerde tümör oluşturan ajan olarak tanımlanmış; bunu 1960 yılında poliovirus aşılarının hazırlanması sırasında kullanılan rhesus maymun böbrek hücrelerinden izole edilen Simian vacuolating virus (SV40) izlemiştir. Önceleri, onkojenik bir virus olduğu bilinen SV40 ile kontamine polio aşılarının uygulandığı kişilerde kanser insidansının artacağı düşünülmüş, ancak daha sonra yapılan çalışmalarda bu ilişki kanıtlanmamıştır. SV40 genomunun bazı insan tümör dokularında saptanmasının yanı sıra sağlıklı kişilerin klinik örneklerinde de gösterilmiş olması ve toplumlarda düşük oranda da olsa (%2- 10) seropozitifliğin bulunması, günümüzde SV40ın kontamine aşılardan bağımsız olarak insanları enfekte edebildiğini düşündürmektedir. İlk insan polyomaviruslarının tanımlanması 1971 yılında birbirinden bağımsız olarak gerçekleşmiş; bunlardan BK virus (BKPyV), böbrek transplantasyonu yapılan bir hastanın idrar örneğinden; JC virus (JCPyV) ise progresif multifokal lökoensefalopatili bir hastanın beyin dokusundan izole edilerek izole edildikleri hastaların baş harfleriyle adlandırılmışlardır. Sonraki 36 yıl boyunca, bu iki virus iyi bilinen insan polyomavirusları olmuş; ancak son altı yılda sofistike moleküler yöntemler ve yeni nesil dizileme teknolojilerinin gelişmesine bağlı olarak yeni tanımlanan insan polyomaviruslarının sayısında dramatik bir artış görülmüştür. 2007 yılında birbirinden bağımsız olarak, akut solunum yolu enfeksiyonu olan çocukların nazofaringeal aspirat örneklerinden izole edilen KI (Karolinska Institute) ve WU (Washington University) polyomavirusları, tanımlandıkları kurumların baş harfleriyle isimlendirilmiştir. Beşinci insan polyomavirusu 2008 yılında Merkel hücre kanseri olan bir hastanın deri tümörü örneğinden izole edilmiş ve Merkel cell polyomavirus (MCPyV) olarak adlandırılmıştır. 2010 yılında üç yeni insan polyomavirusu daha tanımlanmış; bunlardan ikisi sağlıklı kişilerin deri örneklerinden (HPyV6 ve HPyV7), biri ise (Trichodysplasia Spinulosa-associated virus; TSPyV) kalp transplantasyonu yapılan bir hastanın keratotik spikül örneğinden izole edilmiştir. Diğer bir yeni insan polyomavirusu 2011 yılında asemptomatik böbrek transplant alıcısının kan ve idrar örneğinden tanımlanmış ve HPyV9 olarak adlandırılmıştır. 2012 yılının son çeyreğinde ise en yeni olarak üç insan polyomavirusu daha tanımlanmış ve tüm genom dizi analizleri bu üç virusun birbirlerine oldukça yakınlık gösterdiğini ortaya koymuştur. Bunlardan biri, WHIM (Wart, Hypogammaglobulinemia, Infections, Myelokathexis) sendromlu bir hastanın anal kondiloma örneğinden tanımlanan HPyV10; diğeri Malawi'li sağlıklı bir çocuğun dışkı örneğinden tanımlanan Malawi polyomavirus (MWPyV); bir diğeri ise ishali olan Meksika'lı bir çocuğun dışkı örneğinden tanımlanan Mexico polyomavirus (MXPyV)'dur. Son olarak Şubat 2013 tarihli bir yayında, sağlıklı bir çocuğun dışkı örneğinden yeni bir polyomavirusun (Saint Louis polyomavirus; STLPyV) tanımlandığı bildirilmiştir. Seroepidemiyolojik çalışmalar, yeni insan polyomaviruslarının, BKPyV ve JCPyV gibi, toplumlarda yüksek seroprevalansa (ortalama %40-80) sahip olduklarını ve primer enfeksiyonların çocukluk döneminde ve asemptomatik olarak kazanıldığını vurgulamaktadır. Ancak en yeni viruslar olan HPyV10, MWPyV, MXPyV ve STLPyV için yeterli bilgi birikimi mevcut değildir. Bugün için Merkel hücre kanseri ve trichodysplasia spinulosa ile ilişkisi saptanmış olan sırasıyla MCPyV ve TSPyV hariç, diğer yeni insan polyomaviruslarının patojenez ve klinik hastalıklarla ilişkileri tam olarak aydınlatılamamış olup, bunlarla ilgili daha fazla çalışmaya gereksinim vardır. İnsan polyomavirus repertuvarındaki bu hızlı artışın, ileri teknolojilerin kullanımı sayesinde önümüzdeki yıllarda da devam edeceği öngörülmektedir. Bu derleme yazıda, yeni insan polyomaviruslarıyla ilgili olarak son gelişmelerin özetlenmesi amaçlanmıştır.