Virologie | EPFL Graph Search

La virologie est la discipline scientifique s'attachant à l'étude, l'utilisation et la lutte contre les virus et agents infectieux assimilés (viroïde, etc). La virologie est généralement considérée comme une branche de la biologie (microbiologie, agronomie en particulier pour créer des organismes génétiquement modifiés, évolution des espèces) ou de la médecine (pathologie, thérapie génique, autres thérapies innovantes basées sur les virus (cancérologie, contrôle du microbiote, etc)). Dans ce domaines, les recherches menées servent particulièrement : à explorer pour un virus donné : sa structure et sa composition, les mécanismes lui permettant d'infecter un hôte, quel est son tropisme, et sa position dans la classification des virus. à décrire les maladies virales ainsi que retracer l'évolution des virus, notamment quand une espèce virale mute ou change d'hôte. à mettre à profit des techniques pour les isoler et les cultiver, dans une optique d'usages en recherche et en thérapie. la réplication virale les pathologies virales l'immunité antivirale les vaccins viraux les méthodes de diagnostic la virothérapie et la phagothérapie les mesures de contrôle d'une infection les différents signes de manifestation du virus Les virus ont une taille variant de environ, ce qui implique que la plupart d'entre eux ne puissent pas être observés par un microscope photonique. La forme et la structure des virus peut cependant être étudiée en microscopie électronique, en spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, et, de façon très courante, par cristallographie aux rayons X. Un courant majeur de la virologie se charge de classer les virus. Les virus peuvent être classés selon le type de cellule hôte qu'ils infectent: zoovirus (cellule animale), phytovirus (cellule végétale), fongivirus (cellule de champignon), et bactériophage (virus infectant des bactéries, catégorie comprenant les virus les plus complexes). Une autre classification s'appuie sur la forme géométrique de leur capside (souvent une hélice ou un icosaèdre) ou sur la structure du virus (présence ou absence d'une enveloppe lipidique par exemple).

Broad-spectrum Antiviral Nanoparticles

Marie Müller

Viral infections affect millions of people every year, yet broad-spectrum virucidal therapies are not available. Antiviral substances in current use act on specific viral mechanisms against only a small number of viruses. Virustatic materials interfere with the viral infection cycle before the cells become infected. By targeting highly conserved attachment receptors, they can be broad-spectrum and non-toxic. However, their reversible virus binding renders them ineffective in-vivo and therapeutically irrelevant. Broad-spectrum virucidal substances that irreversibly inhibit viral infectivity do exist, but are too toxic for therapeutic applications. An ideal antiviral method would be broad-spectrum, virucidal instead of virustatic and therefore irreversible, and non-toxic. The scientific literature describes gold-nanoparticles (NPs) with 2-mercaptoethanesulfonate (MES) ligands as virustatic since these NPs only bind reversibly to viral attachment ligands. In our research group, we postulated that by lengthening the ligands to 11-mercapto-1-undecanesulfonate (MUS), their binding would be stronger and induce a force on the viruses sufficient to damage the virus irreversibly. Virological testing indicated that these MUS NPs do exhibit a virucidal effect against a wide range of viruses. The present study was able to show the structural damage to viruses in their near-native state imaged in cryo-electron microscopy (cryoEM). We found that while virustatic MES NPs attach only in small numbers to the viruses virucidal MUS NPs avidly attach to viruses and show a clear progression towards fully NP-covered viruses, which we interpret as the morphology of the virucidal endpoint. The analysis of the immediate interaction of virucidal NPs and viruses showed that virucidal NPs bind to proteins vital to the viral infection cycle: (1) Virucidal NPs bind to glycoproteins on the viral envelope that exert a force onto the viral envelope leading to envelope breakage. (2) Virucidal NPs attach to released viral capsids that break upon interaction with virucidal NPs and become fully NP covered, which is the morphology of the virucidal endpoint. This project provided an opportunity to advance the field of NPs â based antivirals. It is the first study to provide a solution-state visualisation of the interaction of viruses and virucidal NPs. The study further offers important insight to the association of single NPs with viral proteins of the envelope and virus capsid as well as their effect upon them, and offers a new approach for the future of broad-spectrum non-toxic virucidal therapies. Keywords Nanoparticles, Viruses, CryoEM, CryoET, broad-spectrum antivirals, virustatic, virucidal, HSPG, HSV

EPFL2017

Broad-spectrum Antiviral Nanoparticles

Marie Müller

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