Molecular Virology and Antiviral Research

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Settore ERC

LS6_1 - Innate immunity

LS6_7 - Mechanisms of infection

LS6_8 - Biological basis of prevention and treatment of infection

LS7_3 - Nanomedicine

Attività

Progetti di ricerca laboratorio virologia

Strumenti e dotazioni laboratorio virologia

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The group is actively involved in two areas of research with strong relevance in virology: Antiviral Research and Environmental Virology.

The studies of Antiviral Research are applied to a wide panel of viruses including respiratory viruses - responsible for annual large outbreaks - sexually transmitted viruses, emerging arthropod-transmitted viruses and viruses responsible for gastrointestinal infections.

For more information, please check the Laboratory Website

The Antiviral Research ranges over the following topics:

Research and development of antiviral small molecules, investigation of their mechanism of action and preclinical development;
Studies on virus-cell interactions in order to deepen the knowledge on the viral pathogenesis and to identify new pharmacological targets;
Research and development of innovative formulations based on nanocarriers for the delivery of known antiviral drugs to overcome the challenges associated with antiviral delivery;
Antiviral studies in the fields of Ethnomedicine, Phytomedicine and Nutraceuticals in order to discover bioactive compounds in plants, natural sources and dairy products;
Studies on the antiviral properties of human milk and colostrum in order to unravel novel mechanisms underlying the protective role of human milk and study the impact of milk processing on its antiviral activity;
Research of new antiviral materials to develop novel strategies counteracting the diffusion of respiratory viruses;
Study of the neutralization activity of human serum samples against pseudovirions.

Transmission electron microscopy image of herpes simplex virus type 2 (HSV-2) virions in the nucleus of an infected Vero cell

Cells infected by coronavirus OC43 visualized in confocal microscopy via immunofluorescence (cell nuclei in blu, OC43 nucleoprotein in red)

Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) plaque coloured by crystal violet at the optical microscope

Respiratory syncytial virus (RSV) syncytia coloured by immunostaining (brown syncytia) at the optical microscope

Confocal microscopy image of fibroblasts infected with fluorescent cytomegalovirus (CMV)

Fibroblasts infected with varicella zoster virus (VZV) and visualized by means of immunostaining (brown cells) at the optical microscope

293T cells infected by SARS-CoV-2 pseudovirions. A viral plaque is visible in the center of the image

Detection of RSV by RT-PCR analysis

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Furthermore, the laboratory is contributing to the foundation of a still relatively young scientific discipline: Environmental Virology. In this context, in collaboration with the Regional Agency for Environmental Protection (ARPA) of Piedmont, the laboratory is actively engaged in the experimental development of environmental virology methods for the early detection and monitoring of respiratory viruses with pandemic potential, such as coronavirus and influenza viruses.

Air sampling in public indoor spaces, such as train and subway transport

Set-up experiments for the air sampling procedure and the recovery of infectious virus at the laboratory

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Il gruppo è attivamente coinvolto in due macroaree di ricerca di grande rilevanza per la virologia: la Ricerca Antivirale e il Monitoraggio Ambientale Di Virus.

Gli studi di Ricerca Antivirale sono applicati ad un ampio pannello di virus tra cui virus respiratori - responsabili di importanti epidemie annuali - virus a trasmissione sessuale, virus emergenti trasmessi da artropodi e virus responsabili di infezioni gastrointestinali.

Per maggiori informazioni sulle attività del laboratorio, consulta il sito dedicato.

La Ricerca Antivirale spazia sui seguenti argomenti:

Ricerca e sviluppo di molecole antivirali, studio del loro meccanismo d'azione e sviluppo preclinico;
Studi sulle interazioni virus-cellula per approfondire le conoscenze sulla patogenesi virale e identificare nuovi bersagli farmacologici;
Ricerca e sviluppo di formulazioni innovative basate su nanoveicoli per la somministrazione di farmaci antivirali noti al fine di superare i limiti associati alla veicolazione di farmaci;
Studi antivirali nel campo dell'etnomedicina, della fitomedicina e della nutraceutica al fine di identificare composti bioattivi in piante, fonti naturali e prodotti lattiero-caseari;
Studi sulla trasmissione dei virus con l’allattamento e sulle proprietà antivirali del latte umano e del colostro al fine di svelare nuovi meccanismi alla base del ruolo protettivo del latte umano, e studiare l'impatto della lavorazione del latte sull'attività antivirale;
Ricerca di nuovi materiali antivirali per sviluppare strategie innovative volte a contrastare la diffusione di virus respiratori;
Studio dell’attività neutralizzante di campioni di siero umano nei confronti di virus emergenti.

Immagine al microscopio elettronico (TEM) di virioni di herpes simplex di tipo 2 (HSV-2) all’interno del nucleo di una cellula Vero infettata

Cellule infettate dal coronavirus OC43 visualizzate mediante microscopia confocale a fluorescenza (in blu: nucleo della cellula, in rosso: nucleoproteina di OC43

Placca di Zika virus colorata in cristal violetto al microscopio ottico

Sincizi del virus respiratorio sinciziale (RSV) evidenziati mediante immunocitochimica (in marrone) al microscopio ottico

Immagine al microscopio confocale di fibroblasti infettati con citomegalovirus (CMV) fluorescente

Fibroblasti infettati con il virus della varicella zoster e colorati mediante immunocitochimica (in marrone) al microscopio ottico

Cellule 293T infettate da pseudovirioni di SARS-CoV-2. Al centro una placca

Rilevazione di RSV mediante RT-PCR

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Inoltre, il laboratorio sta fornendo un contributo alla fondazione di una disciplina scientifica ancora relativamente giovane: la virologia ambientale. In questo ambito, in collaborazione con l'Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale (ARPA) del Piemonte, il laboratorio è impegnato attivamente nello sviluppo sperimentale di metodiche di virologia ambientale per la rilevazione precoce e il monitoraggio di virus respiratori con potenziale pandemico, quali i coronavirus e i virus influenzali.

Campionamento dell’aria in ambienti pubblici chiusi, quali treno e metropolitana

Messa a punto del campionamento dell’aria e del recupero di virus infettivo in laboratorio

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Progetti

Prodotti della ricerca

Publications/Pubblicazioni

Sureram S, Arduino I, Ueoka R, Rittà M, Francese R, Srivibool R, Darshana D, Piel J, Ruchirawat S, Muratori L, Lembo D, Kittakoop P, Donalisio M. The Peptide A-3302-B Isolated from a Marine Bacterium Micromonospora sp. Inhibits HSV-2 Infection by Preventing the Viral Egress from Host Cells. Int J Mol Sci. 2022 Jan 15;23(2):947.
Donalisio M, Cirrincione S, Rittà M, Lamberti C, Civra A, Francese R, Tonetto P, Sottemano S, Manfredi M, Lorenzato A, Moro GE, Giribaldi M, Cavallarin L, Giuffrida MG, Bertino E, Coscia A, Lembo D. Extracellular Vesicles in Human Preterm Colostrum Inhibit Infection by Human Cytomegalovirus In Vitro. Microorganisms. 2020 Jul 21;8(7):1087.
Francese R, Civra A, Rittà M, Donalisio M, Argenziano M, Cavalli R, Mougharbel AS, Kortz U, Lembo D. Anti-zika virus activity of polyoxometalates. Antiviral Res. 2019 Mar;163:29-33.
Civra A, Francese R, Gamba P, Testa G, Cagno V, Poli G, Lembo D. 25-Hydroxycholesterol and 27-hydroxycholesterol inhibit human rotavirus infection by sequestering viral particles into late endosomes. Redox Biol. 2018 Oct;19:318-330.
Cagno V, Andreozzi P, D'Alicarnasso M, Jacob Silva P, Mueller M, Galloux M, Le Goffic R, Jones ST, Vallino M, Hodek J, Weber J, Sen S, Janeček ER, Bekdemir A, Sanavio B, Martinelli C, Donalisio M, Rameix Welti MA, Eleouet JF, Han Y, Kaiser L, Vukovic L, Tapparel C, Král P, Krol S, Lembo D, Stellacci F. Broad- spectrum non-toxic antiviral nanoparticles with a virucidal inhibition mechanism. Nature Materials. 2018 Feb;17(2):195-203.

Buonanno G, Robotto A, Brizio E, Morawska L, Civra A, Corino F, Lembo D, Ficco G, Stabile L. Link between SARS-CoV-2 emissions and airborne concentrations: Closing the gap in understanding. J Hazard Mater. 2022 Apr 15;428:128279.
Robotto A, Lembo D, Quaglino P, Brizio E, Polato D, Civra A, Cusato J, Di Perri G. Wastewater-based SARS-CoV-2 environmental monitoring for Piedmont, Italy. Environ Res. 2022 Jan;203:111901.
Robotto A, Civra A, Quaglino P, Polato D, Brizio E, Lembo D. SARS-CoV-2 airborne transmission: A validated sampling and analytical method. Environ Res. 2021 Sep;200:111783.
Robotto A, Quaglino P, Lembo D, Morello M, Brizio E, Bardi L, Civra A. SARS-CoV-2 and indoor/outdoor air samples: a methodological approach to have consistent and comparable results. Environ Res. 2021 Apr;195:110847.

Molecular Virology and Antiviral Research