Adenovirus

Los adenovirus (miembros de la familia Adenoviridae) son virus de tamaño mediano (90 a 100 nm), sin envoltura (sin bicapa lipídica externa) con una nucleocápside icosaédrica que contiene un genoma de ADN de doble cadena. Su nombre deriva de su aislamiento inicial de las adenoides humanas en 1953.

Tienen una amplia gama de huéspedes vertebrados; En humanos, se ha descubierto que más de 50 serotipos adenovirales distintos causan una amplia gama de enfermedades, desde infecciones respiratorias leves en niños pequeños (conocidas como resfriado común) hasta enfermedades multiorgánicas potencialmente mortales en personas con un sistema inmunitario debilitado.

Virología

Clasificación

Esta familia contiene los siguientes géneros:

• Atadenovirus
• aviadenovirus
• ictadenovirus
• Mastadenovirus (incluidos todos los adenovirus humanos)
• Siadenovirus
• testadenovirus

Diversidad

En humanos, actualmente hay 88 adenovirus humanos (HAdV) en siete especies (Adenovirus humano A a G):

• R: 12, 18, 31
• B: 3, 7, 11, 14, 16, 21, 34, 35, 50, 55
• C: 1, 2, 5, 6, 57
• D: 8, 9, 10, 13, 15, 17, 19, 20, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32, 33, 36, 37, 38, 39, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 51, 53, 54, 56, 58, 59, 60, 62, 63, 64, 65, 67, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75
• ES: 4
• F: 40, 41
• G: 52

Diferentes tipos/serotipos están asociados con diferentes condiciones:

• enfermedad respiratoria (principalmente especies HAdV-B y C)
• conjuntivitis (HAdV-B y D)
• gastroenteritis (HAdV-F tipos 40, 41, HAdV-G tipo 52)
• obesidad o adipogénesis (HAdV-A tipo 31, HAdV-C tipo 5, HAdV-D tipos 9, 36, 37)

Todos estos tipos son denominados mastadenovirus A–G humanos por el ICTV, porque todos son miembros del género Mastadenovirus.

Estructura

Los adenovirus son de tamaño mediano (90 a 100 nm). Los viriones están compuestos por una pieza lineal de ADN de doble cadena dentro de una cápside icosaédrica. 240 proteínas hexónicas constituyen la mayor parte de la cápside, mientras que doce bases pentónicas cubren las esquinas del icosaedro. Las bases pentónicas están asociadas con fibras que sobresalen y que ayudan a adherirse a la célula huésped a través del receptor en su superficie.

En 2010, la estructura del adenovirus humano se resolvió a nivel atómico, lo que lo convirtió en el modelo de alta resolución más grande jamás creado. El virus está compuesto por alrededor de 1 millón de residuos de aminoácidos y pesa alrededor de 150 MDa.

Genoma

El genoma del adenovirus es un ADN de doble cadena (ds) lineal, no segmentado, que tiene entre 26 y 48 Kbp. Esto permite que el virus lleve teóricamente de 22 a 40 genes. Aunque es significativamente más grande que otros virus en su grupo de Baltimore, sigue siendo un virus muy simple y depende en gran medida de la célula huésped para su supervivencia y replicación. Una característica interesante de este genoma viral es que tiene una proteína terminal de 55 kDa asociada con cada uno de los extremos 5' del dsDNA lineal. Estos se utilizan como cebadores en la replicación viral y aseguran que los extremos del genoma lineal del virus se repliquen adecuadamente.

Replicación

Los adenovirus poseen un genoma de dsDNA lineal y pueden replicarse en el núcleo de las células de vertebrados utilizando la maquinaria de replicación del huésped. La entrada de adenovirus en la célula huésped implica dos conjuntos de interacciones entre el virus y la célula huésped. La mayor parte de la acción ocurre en los vértices. La entrada en la célula huésped es iniciada por el dominio de la protuberancia de la proteína de fibra que se une al receptor de la célula. Los dos receptores actualmente establecidos son: CD46 para los serotipos de adenovirus humanos del grupo B y el coxsackievirus/receptor de adenovirus (CAR) para todos los demás serotipos.Hay algunos informes que sugieren que las moléculas MHC y los residuos de ácido siálico funcionan también en esta capacidad. A esto le sigue una interacción secundaria, donde un motivo en la proteína base penton (ver capsómero) interactúa con una molécula de integrina. Es la interacción del correceptor la que estimula la entrada del adenovirus. Esta molécula correceptora es la integrina αV. La unión a la integrina αv da como resultado la endocitosis de la partícula del virus a través de fosas recubiertas de clatrina. La unión a la integrina αV estimula la señalización celular y, por lo tanto, induce la polimerización de actina, lo que facilita la endocitosis mediada por clatrina y da como resultado la entrada del virión en la célula huésped dentro de un endosoma.

Una vez que el virus ha ingresado con éxito en la célula huésped, el endosoma se acidifica, lo que altera la topología del virus al hacer que los componentes de la cápside se disuelvan. La cápside se desestabiliza y se libera la proteína VI, que es uno de los constituyentes de la cápside (ver Genoma de adenovirus). Estos cambios, así como la naturaleza tóxica de los pentones, destruyen el endosoma, lo que da como resultado el movimiento del virión hacia el citoplasma. Con la ayuda de los microtúbulos celulares, el virus se transporta al complejo del poro nuclear, donde la partícula de adenovirus se desarma. Posteriormente se libera ADN viral, que puede entrar en el núcleo a través del poro nuclear. Después de esto, el ADN se asocia con moléculas de histonas ya presentes en el núcleo, lo que le permite interactuar con la maquinaria de transcripción de la célula huésped.. Entonces, puede ocurrir la expresión del gen viral, sin integrar el genoma viral en los cromosomas de la célula huésped, y pueden generarse nuevas partículas virales.

El ciclo de vida del adenovirus está separado por el proceso de replicación del ADN en dos fases: una fase temprana y otra tardía. En ambas fases, se genera una transcripción primaria que se empalma alternativamente para generar ARNm monocistrónicos compatibles con el ribosoma del huésped, lo que permite traducir los productos.

Los primeros genes son responsables de expresar principalmente proteínas reguladoras no estructurales. El objetivo de estas proteínas es triple: alterar la expresión de las proteínas del huésped que son necesarias para la síntesis de ADN; para activar otros genes del virus (como la ADN polimerasa codificada por el virus); y para evitar la muerte prematura de la célula infectada por las defensas inmunitarias del huésped (bloqueo de la apoptosis, bloqueo de la actividad del interferón y bloqueo de la translocación y expresión del MHC de clase I).

Algunos adenovirus en condiciones especializadas pueden transformar células usando sus productos genéticos tempranos. Se ha descubierto que E1A (se une a la proteína supresora de tumores de retinoblastoma) inmortaliza las células primarias in vitro, lo que permite que E1B (se une al supresor de tumores p53) ayude y transforme de manera estable las células. Sin embargo, dependen unos de otros para transformar con éxito la célula huésped y formar tumores. E1A es principalmente una proteína intrínsecamente desordenada y contiene un dominio CR3 que es crítico para la activación transcripcional.

La replicación del ADN separa las fases temprana y tardía. Una vez que los primeros genes han liberado las proteínas virales, la maquinaria de replicación y los sustratos de replicación adecuados, puede ocurrir la replicación del genoma del adenovirus. Una proteína terminal que se une covalentemente al extremo 5' del genoma del adenovirus actúa como cebador para la replicación. La polimerasa de ADN viral luego usa un mecanismo de desplazamiento de cadena, a diferencia de los fragmentos de Okazaki convencionales que se usan en la replicación de ADN de mamíferos, para replicar el genoma.

La última fase del ciclo de vida del adenovirus se centra en la producción de cantidades suficientes de proteína estructural para empaquetar todo el material genético producido por la replicación del ADN. Una vez que los componentes virales se han replicado con éxito, el virus se ensambla en sus cubiertas proteicas y se libera de la célula como resultado de la lisis celular inducida por el virus.

Reactivación de multiplicidad

El adenovirus es capaz de reactivación multiplicidad (MR) (Yamamoto y Shimojo, 1971). MR es el proceso por el cual dos o más genomas de virus que contienen daño letal interactúan dentro de la célula infectada para formar un genoma de virus viable. Tal MR se demostró para el adenovirus 12 después de que los viriones se irradiaran con luz ultravioleta y se les permitiera sufrir una infección múltiple de las células huésped. En una revisión, se describieron numerosos ejemplos de MR en diferentes virus y se sugirió que la MR es una forma común de interacción sexual que proporciona la ventaja de supervivencia de la reparación recombinacional de los daños del genoma.

Epidemiología

Transmisión

Los adenovirus son excepcionalmente estables a los agentes químicos o físicos ya las condiciones de pH adversas, lo que permite una supervivencia prolongada fuera del cuerpo y del agua. Los adenovirus se propagan principalmente a través de gotitas respiratorias, sin embargo, también pueden propagarse por vía fecal. La investigación sobre los mecanismos moleculares subyacentes a la transmisión adenoviral proporciona evidencia empírica que respalda la hipótesis de que se necesitan receptores de coxsackievirus/adenovirus (CAR) para transportar adenovirus a ciertos tipos de células vírgenes/progenitoras.

Humanos

Los seres humanos infectados con adenovirus muestran una amplia gama de respuestas, desde ningún síntoma hasta las infecciones graves típicas del serotipo 14 de adenovirus.

Animales

El adenovirus de murciélago TJM (Bt-AdV-TJM) es una nueva especie del género Mastadenovirus aislada de Myotis y Scotophilus kuhlii en China. Está más estrechamente relacionado con la musaraña arborícola y los AdV caninos.

Se conocen bien dos tipos de adenovirus caninos, tipo 1 y 2. El tipo 1 (CAdV-1) causa hepatitis canina infecciosa, una enfermedad potencialmente mortal que implica vasculitis y hepatitis. La infección tipo 1 también puede causar infecciones respiratorias y oculares. CAdV-1 también afecta a los zorros (Vulpes vulpes y Vulpes lagopus) y puede causar hepatitis y encefalitis. El adenovirus canino 2 (CAdV-2) es una de las posibles causas de la tos de las perreras. Las principales vacunas para perros incluyen CAdV-2 vivo atenuado, que produce inmunidad a CAdV-1 y CAdV-2. CAdV-1 se usó inicialmente en una vacuna para perros, pero el edema corneal era una complicación común.

Se informa que el adenovirus de la ardilla (SqAdV) causa enteritis en las ardillas rojas en Europa, mientras que las ardillas grises parecen ser resistentes. SqAdV está más estrechamente relacionado con el adenovirus de cobayos (GpAdV).

El adenovirus en reptiles es poco conocido, pero actualmente se está investigando.

También se sabe que los adenovirus causan infecciones respiratorias en caballos, vacas, cerdos, ovejas y cabras. El adenovirus equino 1 también puede causar una enfermedad mortal en potros árabes inmunocomprometidos, que implica neumonía y destrucción del tejido de las glándulas salivales y del páncreas. El adenovirus Tupaia (TAV) (adenovirus 1 de la musaraña arborícola) ha sido aislado de musarañas arborícolas.

El adenovirus 1 de Otarine ha sido aislado de lobos marinos (Zalophus californianus).

Los adenovirus de las aves están asociados con muchas enfermedades en las aves domésticas, como la hepatitis por cuerpos de inclusión, el síndrome de hidropericardio, el síndrome de la caída del huevo, la bronquitis de la codorniz, las erosiones de la molleja y muchas afecciones respiratorias. También se han aislado de milanos negros salvajes (Milvus migrans).

El adenovirus del mono Titi se aisló de una colonia de monos.

Prevención

Actualmente existe una vacuna para el adenovirus tipo 4 y 7 solo para el personal militar de los EE. UU. El personal militar de los EE. UU. es el receptor de esta vacuna porque puede tener un mayor riesgo de infección. La vacuna contiene un virus vivo, que puede eliminarse en las heces y provocar la transmisión. La vacuna no está aprobada para su uso fuera de las fuerzas armadas, ya que no se ha probado en estudios en la población general o en personas con sistemas inmunitarios debilitados.

En el pasado, los reclutas militares estadounidenses fueron vacunados contra dos serotipos de adenovirus, con la correspondiente disminución de enfermedades causadas por esos serotipos. Esa vacuna ya no se fabrica. El Comando de Material e Investigación Médica del Ejército de EE. UU. anunció el 31 de octubre de 2011 que el 18 de octubre de 2011 se envió a los sitios de capacitación básica una nueva vacuna contra el adenovirus, que reemplaza a la versión anterior que ha estado fuera de producción durante más de una década. Hay más información disponible. aquí.

La prevención del adenovirus, así como de otras enfermedades respiratorias, implica lavarse las manos con frecuencia durante más de 20 segundos, evitar tocarse los ojos, la cara y la nariz con las manos sin lavar, y evitar el contacto cercano con personas con infección sintomática por adenovirus. A las personas con infección por adenovirus sintomática también se les recomienda toser o estornudar en el brazo o el codo en lugar de en la mano, evitar compartir tazas y utensilios para comer y abstenerse de besar a otros. La cloración de piscinas puede prevenir brotes de conjuntivitis por adenovirus.

Diagnóstico

El diagnóstico se basa en los síntomas y la historia. Las pruebas solo son necesarias en casos muy graves. Las pruebas incluyen análisis de sangre, frotis de ojos, nariz o garganta, muestras de heces y radiografías de tórax. En el laboratorio, el adenovirus se puede identificar con la detección de antígenos, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), el aislamiento del virus y la serología. Incluso si se encuentra presente el adenovirus, es posible que no sea la causa de ningún síntoma. Algunas personas inmunocomprometidas pueden eliminar el virus durante semanas y no mostrar síntomas.

Infecciones

La mayoría de las infecciones por adenovirus resultan en infecciones del tracto respiratorio superior. Las infecciones por adenovirus a menudo se presentan como conjuntivitis, amigdalitis (que puede parecerse exactamente a la faringitis estreptocócica y no se puede distinguir de la faringitis estreptocócica excepto por un cultivo de garganta), una infección de oído o crup. Los adenovirus tipos 40 y 41 también pueden causar gastroenteritis. Una combinación de conjuntivitis y amigdalitis es particularmente común con las infecciones por adenovirus.

Algunos niños (especialmente los más pequeños) pueden desarrollar bronquiolitis por adenovirus o neumonía, las cuales pueden ser graves. En los bebés, los adenovirus también pueden causar ataques de tos que se parecen casi exactamente a la tos ferina. Los adenovirus también pueden causar meningitis o encefalitis viral. En raras ocasiones, el adenovirus puede causar cistitis hemorrágica (inflamación de la vejiga urinaria, una forma de infección del tracto urinario, con sangre en la orina).

La mayoría de las personas se recuperan solas de las infecciones por adenovirus, pero las personas con inmunodeficiencia a veces mueren a causa de las infecciones por adenovirus y, en raras ocasiones, incluso las personas que antes estaban sanas pueden morir a causa de estas infecciones. Esto puede deberse a que, a veces, la infección por adenovirus puede provocar trastornos cardíacos. Por ejemplo, en un estudio, algunas muestras cardíacas de pacientes con miocardiopatía dilatada dieron positivo para la presencia de adenovirus tipo 8.

Los adenovirus a menudo se transmiten por expectoración (por ejemplo, aerosoles), pero también se pueden transmitir por contacto con una persona infectada o por partículas de virus que quedan en objetos como toallas y manijas de grifos. Algunas personas con gastroenteritis por adenovirus pueden eliminar el virus en sus heces durante meses después de superar los síntomas. El virus puede transmitirse a través del agua de piscinas que no están suficientemente cloradas.

Al igual que con muchas otras enfermedades, una buena práctica de lavado de manos es una forma de inhibir la transmisión de adenovirus de persona a persona. El calor y la lejía matarán los adenovirus en los objetos.

Tratamiento

No existen medicamentos antivirales probados para tratar las infecciones adenovirales, por lo que el tratamiento se dirige principalmente a los síntomas (como el paracetamol para la fiebre). El medicamento antiviral cidofovir ha ayudado a algunos de esos pacientes que tenían casos graves de enfermedad; el número ayudó y en qué medida, y las complicaciones o síntomas particulares con los que ayudó, y cuándo y dónde sucedió esto, no se proporcionaron en la fuente. Un médico puede administrar gotas antibióticas para los ojos para la conjuntivitis, mientras espera los resultados de los cultivos bacterianos, y para ayudar a prevenir infecciones bacterianas secundarias. Actualmente, no existe una vacuna de adenovirus disponible para el público en general, pero hay una vacuna disponible para el ejército de los Estados Unidos para los tipos 4 y 7.

Uso en terapia génica y vacunación.

Terapia de genes

Los adenovirus han sido durante mucho tiempo un vector viral popular para la terapia génica debido a su capacidad para afectar tanto a las células que se replican como a las que no se replican, acomodar transgenes grandes y codificar proteínas sin integrarse en el genoma de la célula huésped. Más concretamente, se utilizan como vehículo para administrar terapia dirigida, en forma de proteína o ADN recombinante. Se ha encontrado que esta terapia es especialmente útil en el tratamiento de enfermedades monogénicas (p. ej., fibrosis quística, SCID ligada al cromosoma X, deficiencia de alfa1-antitripsina) y cáncer. En China, el adenovirus oncolítico es un tratamiento contra el cáncer aprobado. Se utilizan modificaciones específicas en las proteínas de fibra para dirigir adenovirus a ciertos tipos de células;se hace un gran esfuerzo para limitar la hepatotoxicidad y prevenir la insuficiencia multiorgánica. El dodecaedro de adenovirus puede calificar como una potente plataforma de entrega de antígenos extraños a las células dendríticas mieloides humanas (MDC), y las MDC lo presentan de manera eficiente a los linfocitos T CD8+ específicos de M1.

El adenovirus se ha utilizado para la entrega de sistemas de edición de genes CRISPR/Cas9, pero la alta reactividad inmune a la infección viral ha planteado desafíos en el uso para los pacientes.

Vacunas

Los vectores de adenovirus modificados (recombinantes), incluidos los tipos incompetentes para la replicación, pueden proporcionar ADN que codifica antígenos específicos.

Los adenovirus se han utilizado para producir vacunas de vectores virales COVID-19. "En cuatro vacunas candidatas contra la COVID-19... Ad5... sirve como 'vector' para transportar el gen de la proteína de superficie del SARS-CoV-2". El objetivo es expresar genéticamente la glicoproteína espiga del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2). La vacuna Oxford-AstraZeneca COVID-19 que ha sido aprobada para su uso utiliza un vector de vacuna de adenovirus de chimpancé con deficiencia de replicación (ChAdOx1). La vacuna Janssen COVID-19 utiliza adenovirus recombinante modificado tipo 26 (Ad26). Ad5-nCoV, ImmunityBio y UQ-CSL V451 están utilizando adenovirus recombinante tipo 5 (Ad5).Otro es ChAd-SARS-CoV-2-S; Según los informes, la vacuna evitó que los ratones modificados genéticamente para tener receptores ACE2 humanos (hACE2), presumiblemente receptores que permiten la entrada del virus en las células, se infectaran con el SARS-CoV-2.

Los posibles problemas con el uso de adenovirus como vectores de vacunas incluyen: el cuerpo humano desarrolla inmunidad al propio vector, lo que dificulta o imposibilita las siguientes inyecciones de refuerzo. En algunos casos, las personas tienen inmunidad preexistente a los adenovirus, lo que hace que la administración de vectores sea ineficaz.

Preocupaciones sobre la infección por VIH

El uso de vacunas Ad5 para COVID-19 preocupó a los investigadores que tenían experiencia con dos ensayos fallidos de una vacuna Ad5, Phambili y STEP, debido al mayor riesgo de que los pacientes varones no circuncidados contraigan el VIH-1 a través del sexo anal sin protección. En ese momento, se concluyó que se puede observar un mayor riesgo de contraer el VIH para cualquier vacuna de vector basada en Ad5. En octubre de 2020, estos investigadores escribieron en The Lancet: "Sobre la base de estos hallazgos, nos preocupa que el uso de un vector Ad5 para la inmunización contra el SARS-CoV-2 pueda aumentar de manera similar el riesgo de contraer el VIH-1 entre los hombres que reciben la vacuna". Las vacunas que usan otras tecnologías no se verían afectadas, pero Sputnik V, Convidecia e ImmunityBio's hAd5 sí.Dos estudios encontraron que las células T CD4 específicas de Ad5 son más susceptibles a la infección por VIH que las células T CD4 específicas de otros vectores, como el citomegalovirus y la viruela canaria.

En comparación, un artículo de Science informó que China había aprobado la vacuna contra el ébola de CanSino basada en un vector Ad5. Se probó en Sierra Leona, que tenía una alta prevalencia del VIH, por lo que es más probable que se detecten tales problemas. El director ejecutivo de CanSino dijo que "no hemos visto nada con la vacuna contra el ébola" y especuló que la susceptibilidad al VIH podría estar limitada a las vacunas Ad5 que producen proteínas del VIH. En una investigación publicada en The Lancet en mayo, los investigadores de la compañía reconocieron la posibilidad, la calificaron de "controvertida" y dijeron que la observarían en los ensayos de la vacuna candidata contra el COVID-19 de la compañía.No se sabe en qué medida la discriminación LGBT en Sierra Leona podría haber contribuido a enmascarar un posible vínculo causal en el ensayo de la vacuna contra el ébola; mientras que el ensayo de Step inscribió principalmente a hombres homosexuales y bisexuales, el ensayo de Phambili inscribió principalmente a hombres y mujeres heterosexuales y aun así encontró una conexión aparente.