27-Hydroxycholesterol as a novel antiviral strategy for Herpes Simplex type 2 infection

Genital herpes, most frequently caused by Herpes Simplex virus type 2 (HSV-2) is a very common disease, being one of the most widespread sexually transmitted infections worldwide. Antivirals such as Acyclovir are effective in reducing viral reactivation and the duration of symptoms, however, there is no current cure or preventive treatment for HSV-2 infection. Oxysterols are a family of 27-carbon molecules originating from cholesterol oxidation by either enzymatic or non-enzymatic mechanisms. Specifically, oxysterols of enzymatic origins have been shown to inhibit a large variety of both enveloped and non-enveloped human viral pathogens. Among this class of compounds we can find 27-hydroxycholesterol (27OHC), a cholesterol metabolite present physiologically in human body. Since the 27OHC has already shown an antiviral efficacy against several viruses such as Rhinovirus, human Rotavirus and Herpes Simplex virus type 1, in this study we tested its in vitro antiviral activity against HSV-2 infection, disclosing its antiviral mechanism of action against this pathogen. More in detail, the data described in this thesis clearly demonstrate that 27OHC determines a block of viral glycoproteins within the Golgi apparatus into the host infected cells, thereby inhibiting both the maturation of viral progeny and the HSV-2-induced cell-to-cell fusion. As a result, both cytoplasmic viral replication and HSV-2 spreading are effectively inhibited. Taken together, the data gathered in this project show that 27OHC may represent an interesting scaffold for the development of a novel antiviral approach characterized by an innovative mechanism of action against HSV-2.

L’herpes genitale, più frequentemente causato dall’Herpes Simplex virus di tipo 2 (HSV-2) è una patologia molto comune, essendo una delle infezioni sessualmente trasmissibili più diffuse in tutto il mondo. Antivirali come l’Aciclovir sono efficaci nel ridurre la riattivazione virale e la durata dei sintomi, tuttavia, non esiste una cura attuale o un trattamento preventivo per l’infezione da HSV-2. Gli ossisteroli sono una famiglia di molecole a 27 atomi di carbonio provenienti dall’ossidazione del colesterolo tramite meccanismi sia enzimatici che non enzimatici. In particolare, gli ossisteroli di origine enzimatica hanno dimostrato di inibire una larga varietà di patogeni virali umani sia dotati dell’envelope che in assenza dello stesso. Tra queste classi di composti possiamo trovare il 27-idrossicolesterolo (27OHC), un metabolita del colesterolo presente fisiologicamente nel corpo umano. Visto che il 27OHC ha già dimostrato un’efficacia antivirale contro diversi virus come Rhinovirus, Rotavirus umano e Herpes Simplex virus di tipo 1, in questo studio abbiamo testato in vitro la sua attività antivirale contro l’infezione da HSV-2, rivelando il suo meccanismo d’azione antivirale contro questo patogeno. Più nel dettaglio, i dati descritti in questa tesi dimostrano chiaramente che il 27OHC determina un blocco delle glicoproteine virali dentro all’apparato del Golgi nelle cellule infettate dell’ospite, inibendo così sia la maturazione della progenie virale che la fusione cellula-cellula indotta da HSV-2. Di conseguenza, sia la replicazione citoplasmatica virale che la diffusione di HSV-2 sono efficacemente inibite. Presi insieme, i dati raccolti in questo progetto dimostrano che il 27OHC può rappresentare uno scaffold interessante per lo sviluppo di un nuovo approccio antivirale caratterizzato da un meccanismo d’azione innovativo contro HSV-2.