Can Antiviral Drugs Contain Pandemic Influenza Transmission?

Antiviral drugs dispensed during the 2009 influenza pandemic generally failed to contain transmission. This poses the question of whether preparedness for a future pandemic should include plans to use antiviral drugs to mitigate transmission

Inhibition of Nipah Virus Infection In Vivo: Targeting an Early Stage of Paramyxovirus Fusion Activation during Viral Entry

In the paramyxovirus cell entry process, receptor binding triggers conformational changes in the fusion protein (F) leading to viral and cellular membrane fusion. Peptides derived from C-terminal heptad repeat (HRC) regions in F have been shown to inhibit fusion by preventing formation of the fusogenic six-helix bundle. We recently showed that the addition of a cholesterol group to HRC peptides active against Nipah virus targets these peptides to the membrane where fusion occurs, dramatically increasing their antiviral effect. In this work, we report that unlike the untagged HRC peptides, which bind to the postulated extended intermediate state bridging the viral and cell membranes, the cholesterol tagged HRC-derived peptides interact with F before the fusion peptide inserts into the target cell membrane, thus capturing an earlier stage in the F-activation process. Furthermore, we show that cholesterol tagging renders these peptides active in vivo: the cholesterol-tagged peptides cross the blood brain barrier, and effectively prevent and treat in an established animal model what would otherwise be fatal Nipah virus encephalitis. The in vivo efficacy of cholesterol-tagged peptides, and in particular their ability to penetrate the CNS, suggests that they are promising candidates for the prevention or therapy of infection by Nipah and other lethal paramyxoviruses

Rapid Screening for Entry Inhibitors of Highly Pathogenic Viruses under Low-Level Biocontainment

Emerging viruses including Nipah, Hendra, Lujo, and Junin viruses have enormous potential to spread rapidly. Nipah virus, after emerging as a zoonosis, has also evolved the capacity for human-to-human transmission. Most of the diseases caused by these pathogens are untreatable and require high biocontainment conditions. Universal methods for rapidly identifying and screening candidate antivirals are urgently needed. We have developed a modular antiviral platform strategy that relies on simple bioinformatic and genetic information about each pathogen. Central to this platform is the use of envelope glycoprotein cDNAs to establish multi-cycle replication systems under BSL2 conditions for viral pathogens that normally require BSL3 and BSL4 facilities. We generated monoclonal antibodies against Nipah G by cDNA immunization in rats, and we showed that these antibodies neutralize both Nipah and Hendra live viruses. We then used these effective Henipavirus inhibitors to validate our screening strategy. Our proposed strategy should contribute to the response capability for emerging infectious diseases, providing a way to initiate antiviral development immediately upon identifying novel viruses

Oseltamivir–Resistant Pandemic H1N1/2009 Influenza Virus Possesses Lower Transmissibility and Fitness in Ferrets

The neuraminidase (NA) inhibitor oseltamivir offers an important immediate option for the control of influenza, and its clinical use has increased substantially during the recent H1N1 pandemic. In view of the high prevalence of oseltamivir-resistant seasonal H1N1 influenza viruses in 2007–2008, there is an urgent need to characterize the transmissibility and fitness of oseltamivir-resistant H1N1/2009 viruses, although resistant variants have been isolated at a low rate. Here we studied the transmissibility of a closely matched pair of pandemic H1N1/2009 clinical isolates, one oseltamivir-sensitive and one resistant, in the ferret model. The resistant H275Y mutant was derived from a patient on oseltamivir prophylaxis and was the first oseltamivir-resistant isolate of the pandemic virus. Full genome sequencing revealed that the pair of viruses differed only at NA amino acid position 275. We found that the oseltamivir-resistant H1N1/2009 virus was not transmitted efficiently in ferrets via respiratory droplets (0/2), while it retained efficient transmission via direct contact (2/2). The sensitive H1N1/2009 virus was efficiently transmitted via both routes (2/2 and 1/2, respectively). The wild-type H1N1/2009 and the resistant mutant appeared to cause a similar disease course in ferrets without apparent attenuation of clinical signs. We compared viral fitness within the host by co-infecting a ferret with oseltamivir-sensitive and -resistant H1N1/2009 viruses and found that the resistant virus showed less growth capability (fitness). The NA of the resistant virus showed reduced substrate-binding affinity and catalytic activity in vitro and delayed initial growth in MDCK and MDCK-SIAT1 cells. These findings may in part explain its less efficient transmission. The fact that the oseltamivir-resistant H1N1/2009 virus retained efficient transmission through direct contact underlines the necessity of continuous monitoring of drug resistance and characterization of possible evolving viral proteins during the pandemic

Protective Effect of Ginseng Polysaccharides on Influenza Viral Infection

Ginseng polysaccharide has been known to have multiple immunomodulatory effects. In this study, we investigated whether Panax ginseng polysaccharide (GP) would have a preventive effect on influenza infection. Administration of mice with GP prior to infection was found to confer a survival benefit against infection with H1N1 (A/PR/8/34) and H3N2 (A/Philippines/82) influenza viruses. Mice infected with the 2009 H1N1 virus suspended in GP solution showed moderately enhanced survival rates and lower levels of lung viral titers and the inflammatory cytokine (IL-6). Daily treatment of vaccinated mice with GP improved their survival against heterosubtypic lethal challenge. This study demonstrates the first evidence that GP can be used as a remedy against influenza viral infection

Influenza Virus Non-Structural Protein 1 (NS1) Disrupts Interferon Signaling

Type I interferons (IFNs) function as the first line of defense against viral infections by modulating cell growth, establishing an antiviral state and influencing the activation of various immune cells. Viruses such as influenza have developed mechanisms to evade this defense mechanism and during infection with influenza A viruses, the non-structural protein 1 (NS1) encoded by the virus genome suppresses induction of IFNs-α/β. Here we show that expression of avian H5N1 NS1 in HeLa cells leads to a block in IFN signaling. H5N1 NS1 reduces IFN-inducible tyrosine phosphorylation of STAT1, STAT2 and STAT3 and inhibits the nuclear translocation of phospho-STAT2 and the formation of IFN-inducible STAT1:1-, STAT1:3- and STAT3:3- DNA complexes. Inhibition of IFN-inducible STAT signaling by NS1 in HeLa cells is, in part, a consequence of NS1-mediated inhibition of expression of the IFN receptor subunit, IFNAR1. In support of this NS1-mediated inhibition, we observed a reduction in expression of ifnar1 in ex vivo human non-tumor lung tissues infected with H5N1 and H1N1 viruses. Moreover, H1N1 and H5N1 virus infection of human monocyte-derived macrophages led to inhibition of both ifnar1 and ifnar2 expression. In addition, NS1 expression induces up-regulation of the JAK/STAT inhibitors, SOCS1 and SOCS3. By contrast, treatment of ex vivo human lung tissues with IFN-α results in the up-regulation of a number of IFN-stimulated genes and inhibits both H5N1 and H1N1 virus replication. The data suggest that NS1 can directly interfere with IFN signaling to enhance viral replication, but that treatment with IFN can nevertheless override these inhibitory effects to block H5N1 and H1N1 virus infections

Lens stem cells may reside outside the lens capsule: an hypothesis

In this paper, we consider the ocular lens in the context of contemporary developments in biological ideas. We attempt to reconcile lens biology with stem cell concepts and a dearth of lens tumors

Two Birds with One Stone? Possible Dual-Targeting H1N1 Inhibitors from Traditional Chinese Medicine

The H1N1 influenza pandemic of 2009 has claimed over 18,000 lives. During this pandemic, development of drug resistance further complicated efforts to control and treat the widespread illness. This research utilizes traditional Chinese medicine Database@Taiwan (TCM Database@Taiwan) to screen for compounds that simultaneously target H1 and N1 to overcome current difficulties with virus mutations. The top three candidates were de novo derivatives of xylopine and rosmaricine. Bioactivity of the de novo derivatives against N1 were validated by multiple machine learning prediction models. Ability of the de novo compounds to maintain CoMFA/CoMSIA contour and form key interactions implied bioactivity within H1 as well. Addition of a pyridinium fragment was critical to form stable interactions in H1 and N1 as supported by molecular dynamics (MD) simulation. Results from MD, hydrophobic interactions, and torsion angles are consistent and support the findings of docking. Multiple anchors and lack of binding to residues prone to mutation suggest that the TCM de novo derivatives may be resistant to drug resistance and are advantageous over conventional H1N1 treatments such as oseltamivir. These results suggest that the TCM de novo derivatives may be suitable candidates of dual-targeting drugs for influenza.National Science Council of Taiwan (NSC 99-2221-E-039-013-)Committee on Chinese Medicine and Pharmacy (CCMP100-RD-030)China Medical University and Asia University (CMU98-TCM)China Medical University and Asia University (CMU99-TCM)China Medical University and Asia University (CMU99-S-02)China Medical University and Asia University (CMU99-ASIA-25)China Medical University and Asia University (CMU99-ASIA-26)China Medical University and Asia University (CMU99-ASIA-27)China Medical University and Asia University (CMU99-ASIA-28)Taiwan Department of Health. Clinical Trial and Research Center of Excellence (DOH100-TD-B-111-004)Taiwan Department of Health. Cancer Research Center of Excellence (DOH100-TD-C-111-005

Caratterizzazione di alcuni siti della rete accelerometrica nazionale al fine di individuare la risposta sismica locale

Le indagini geotecniche finalizzate alla stima della risposta sismica locale si limitano molto spesso ai primi 30 m di profondità, valore che è diventato uno standard per la classificazione delle caratteristiche di un sito. Negli anni ’90 Borcherdt (1994) e Martin e Dobry (1994) suggerirono 30 m come la profondità standard di indagine per la verifica delle strutture. Boore et al. (1993, 1994, 1997) e Boore e Joyner (1997) basarono le regressioni per il calcolo delle leggi predittive del moto del suolo sullo stesso parametro. Nel 1997 negli Stati Uniti il National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) nella stesura delle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (FEMA, 1997) utilizza per la prima volta il parametro Vs30 come indice per la classificazione dei suoli, con lo scopo di definirne l’amplificazione. Le norme tecniche per le costruzioni in zona sismica della comunità Europea, EC8 (ENV, 1998) ente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le VS,30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. raccomandano lo stesso parametro per suddividere i terreni, anche se le classi differiscono in parte dalla classificazione NEHRP. Infine, anche in Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni (Normative Tecniche per le Costruzioni, Gazzetta Ufficiale del 14/01/2008) adottano la stessa suddivisione dei terreni adottata dall’EC8.L’attendibilità della velocità delle onde di taglio nei primi 30 m (VS,30) come estimatore della risposta sismica di un sito, in termini di frequenza e amplificazione, è tuttavia molto discussa.Innanzitutto il parametro è stato ricavato unicamente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le Vs30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. I valori risultano effettivamente molto dispersi, ma questo risultato può essere spiegato col fatto che non tutte le classi di sito hanno frequenza di risonanza compreso in questo intervallo di frequenza. Perciò per alcuni siti la media è stata calcolata nell’intorno della frequenza di risonanza (sulle amplificazioni massime), mentre per altri è stata calcolata sulle armoniche superiori, che hanno ampiezze minori. Lavori eseguiti con dati provenienti da altre regioni sottolineano come le Vs30 non siano buoni estimatori per la predizione di amplificazioni in bacini profondi (Park & Hashash, 2004), per la stima delle amplificazioni in altre regioni (Stewart et al., 2003) o in presenza di inversioni di velocità (Di Giacomo et al., 2005). Uno studio recente, eseguito su dati giapponesi (Zhao et al., 2006) si è evitato l’uso della Vs30 perché strati spessi di terreno rigido posti sopra il substrato roccioso amplificano il moto di lungo periodo, mentre gli strati sottili e soffici tendono ad amplificare il moto di corto periodo: ciò significa che la VS,30 non può rappresentare il periodo predominante del sito, dato che si basa solo sugli strati superficiali. Secondo Mucciarelli e Gallipoli (2006) il confronto tra l’amplificazione sismica al sito e la Vs30 mostra che quest’ultimo parametro non è adeguato per spiegare gli effetti di sito osservati in Italia a causa delle situazioni geologiche particolari che sono diffuse nel nostro paese. La figura 1.2 mostra la distribuzione dell’ampiezza rispetto alla classe di sito, in cui si vede che le classi sono mal discriminate e le mediane delle classi A e B (indicate dalla linea nera) sono uguali. È però necessario notare che questo grafico è stato costruito utilizzando le ampiezze ricavate col metodo dei rapporti spettrali H/V, ma in letteratura (Bard, 1999) è dimostrato che tali rapporti spettrali permettono di stimare la frequenza di risonanza, ma falliscono nella stima del valore di amplificazione. In particolare la Vs30 sottostima gli effetti locali ai siti con inversione di velocità e li sovrastima in siti con bacini profondi. La Vs30 sembra fornire dei buoni risultati solo in siti che abbiano un profilo di velocità monotono, crescente con la profondità e un forte contrasto di impedenza nella prima decina di metri. Questo studio si propone di verificare l’attendibilità della velocità delle onde di taglio valutate nei primi 30 m come estimatore della risposta sismica di un sito. Per questo scopo sono state selezionate 45 stazioni della Rete Accelerometrica Nazionale, di cui si conoscono i profili stratigrafici e i profili di velocità delle onde di taglio e di compressione. Inoltre sono state raccolte le registrazioni strong motion relative ai terremoti registrati da queste stazioni. Gli effetti di sito sono stati valutati in due modi: · Le registrazioni sono state utilizzate per calcolare i rapporti spettrali H/V per ricavare la frequenza fondamentale propria di ciascun sito (f0) e il relativo valore di amplificazione; · I profili di velocità delle onde di taglio sono serviti per ricavare il modello teorico monodimensionale per il calcolo della funzione di trasferimento del sito, eseguito per mezzo del modello proposto da Haskell e Thomson (Haskell, 1953, Thomson 1950), da cui ricavare la f0 e l’amplificazione. I valori ottenuti con i due metodi sono stati poi confrontati per verificare la congruenza dei risultati. I profili di velocità hanno permesso di classificare le stazioni utilizzando la velocità media delle onde di taglio nei primi 30 m (Vs30), secondo la normativa italiana. I risultati ottenuti dalla valutazione della risposta di ciascun sito, espressi in termini di frequenza fondamentale e amplificazione, sono stati correlati con la rispettiva classe di sito per verificare l’attendibilità del parametro delle Vs30 come estimatore degli effetti di sito