Scavenger receptor class B type 1 is an essential receptor for Hepatitis C virus and a potential target for novel therapies

Hepatitis C virus (HCV) is an emerging infection and a worldwide medical problem with 3% of the world's population being chronically infected (approximately 170 million people). A vaccine against HCV is not available and current antiviral therapies have limited efficacy, high costs and significant side effects. There is a clear and pressing need for the development of additional therapies that act through different mechanisms. Recent discoveries in the HCV biology field have led to a better knowledge of the molecular mechanisms of HCV binding and entry into target cells with potential impact on novel strategies for the development of new preventative and therapeutic agents. In this work, I investigated the mechanism of virus interaction with the cell surface of target cells to initiate the infection process. More specifically, I addressed the role of a novel HCV receptor candidate, the scavenger receptor class B type 1 (SR-B1), in HCV entry and spread. To this end, I set up a number of assays for measuring in vitro binding and infection and have generated reagents, including antibodies and small interfering RNAs (siRNAs), to characterize the process of SR-B1 mediated HCV infection. In vitro and in vivo-produced HCV viral particles were used to dissect the molecular steps of virus entry through SR-B1. This work led to the conclusion that SR-B1 is an essential factor for HCV entry and is involved in an early event of virus/cell recognition. Because of its physiological role in lipoprotein metabolism, I also investigated the importance of lipoproteins in HCV infection and could show that high density lipoprotein (HDL) can enhance HCV infection in cell culture. Finally, by site-specific mutagenesis, I could identify critical residues within SR-B1 protein sequence involved in the recognition of the HCV glycoprotein E2 and have demonstrated that these residues play a role in receptor recognition by the real virus. While highlighting the essential role of SR-B1 in HCV entry, this work provides insights into alternative approaches for counteracting HCV infection by exploiting cellular rather than viral targets, thus overcoming the problem of viral variability.

L’epatite C costituisce un problema sanitario di importanza globale e si stima che circa il 3% della popolazione mondiale sviluppi epatite C cronica (circa 170 milioni di persone). Un vaccino per l’epatite C non e’ ancora disponibile e le attuali terapie hanno un’efficacia limitata, costi elevati e effetti collaterali notevoli. Vi e’ pertanto un urgente bisogno di sviluppare nuove terapie che agiscano attraverso differenti meccanismi d’azione. Recenti scoperte nel campo della biologia di HCV hanno portato ad una migliore comprensione dei meccanismi molecolari di legame e ingresso del virus nelle cellule bersaglio con possibili ripercussioni sul disegno di strategie innovative per lo sviluppo di nuove molecole ad azione profilattica e terapeutica. In questo lavoro mi sono interessata dei meccanismi di interazione del virus con la membrana delle cellule bersaglio, che costituiscono il primo evento nel processo di infezione. In particolare, ho studiato il ruolo di un nuovo possibile recettore per HCV, lo scavenger receptor class B type 1 (SR-B1), nei processi di entry e spreading. A tal fine, ho sviluppato diversi saggi per misurare sia il legame del virus alle cellule epatiche che l’infezione. Ho inoltre generato reagenti, come ad esempio anticorpi monoclonali e siRNAs per caratterizzare il ruolo svolto da SR-B1 nel processo di infezione da HCV. Per valutare in quale fase dell’infezione fosse coinvolto SR-B1 sono state utilizzate particelle virali prodotte sia in vitro che in vivo. Questo progetto di ricerca ha permesso di dimostrare che SR-B1 costituisce un fattore essenziale per l’infezione da parte di HCV e che e’ coinvolto nelle fasi piu’ precoci del processo di riconoscimento virus/cellula. A causa del suo ruolo fisiologico nel metabolismo delle lipoproteine, ho anche analizzato l’importanza delle lipoproteine nell’infezione da HCV e ho potuto dimostrare che le lipoproteine ad alta densita’ (HDL) sono in grado di potenziare l’infezione in cellule in coltura. Inoltre, mediante mutagenesi sito-specifica, ho potuto identificare residui aminoacidici di SR-B1 coinvolti nel riconoscimento della glicoproteina di HCV, E2 e ho dimostrato che questi residui svolgono un ruolo importante anche nel legame della particella virale ad SR-B1. In conclusione, tale lavoro dimostra il ruolo essenziale di SR-B1 nell’ingresso di HCV nelle cellule bersaglio e allo stesso tempo getta le basi per approcci terapeutici alternativi che abbiano come bersaglio molecole esposte sulle cellule dell’ospite piuttosto che sulla superficie virale, consentendo cosi’ di superare i problemi di inefficacia dei trattamenti consueti dovuti alla rapida insorgenza di varianti virali.