Mecanismos virucidas da irradiação por feixe de eletrões em adenovírus humanos

Tese de mestrado, Microbiologia Aplicada, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019O adenovírus é o vírus entérico mais prevalente nas águas a nível mundial. Este facto está, sobretudo, relacionado com a ineficácia da sua remoção nas águas pelos tratamentos de efluentes convencionais, levando à ocorrência de surtos de infeções por este vírus que representam um problema grave de saúde pública. O objetivo principal desta dissertação foi estudar os mecanismos virucidas da irradiação por feixe de eletrões em adenovírus humanos, através da avaliação dos efeitos desta tecnologia a nível das proteínas e do genoma viral. O conhecimento obtido através deste estudo pode ser útil para o desenvolvimento de tratamentos alternativos para a desinfeção de águas. Para além disso, este projeto vai ao encontro de um dos objetivos de desenvolvimento sustentável da Organização das Nações Unidas (ONU), nomeadamente na disponibilização e gestão sustentável de água e saneamento para todos. O adenovírus humano tipo 5 (HAdV-5) inoculado em dois tipos de substratos aquosos (PBS e efluente) foi tratado por irradiação por feixe de eletrões a uma gama de doses entre os 3 e os 21 kGy. Foram avaliadas a amplificação de fragmentos do genoma do HAdV-5, a abundância e antigenicidade das suas proteínas estruturais como também a sua infeciosidade. Em todos os ensaios realizados, o efeito da irradiação por feixe de eletrões foi observado às doses mais elevadas de radiação (12 a 21 kGy), independentemente do substrato utilizado. Apesar destas semelhanças, este efeito foi mais evidente nas amostras em PBS. As proteínas virais apresentaram diferente sensibilidade à irradiação por feixe de eletrões em ambos os substratos, sendo que das três proteínas estruturais analisadas (hexão, penton base e fibra) a proteína hexão demonstrou possuir uma maior radiorresistência. Para todas as doses de radiação, a percentagem de ligação relativa dos anticorpos monoclonais às proteínas hexão foi sempre mais elevada nas suspensões virais em efluente do que em PBS. A redução máxima do título viral obtida foi cerca de 7 e 5 log UFP/mL para as doses de 20 e 19 kGy em PBS e efluente, respetivamente. As diferenças observadas entre os dois substratos utilizados podem ser explicadas pelo efeito protetor que a matéria orgânica, presente no substrato, possa ter na irradiação do vírus. De acordo com os resultados obtidos, sugere-se que a diminuição da infeciosidade viral possa estar relacionada com os danos no DNA e a alteração das proteínas. Em suma, e de acordo com os parâmetros estabelecidos pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (US EPA), o feixe de eletrões é capaz de reduzir o título viral do HAdV-5 em mais de 99,99% (4 log UFP/mL), em ambos os substratos testados, indicando que este tipo de tecnologia é eficaz na desinfeção viral de efluentes e que pode vir a ser utilizada como tratamento terciário em estações de tratamento de águas.Adenovirus is the most prevalent enteric virus in waters worldwide. This fact is mainly associated to the ineffectiveness of its removal from water by conventional treatment, leading to outbreaks of infections by this virus that pose a serious public health problem. The main goal of this dissertation was the study of the virucidal mechanisms of electron beam irradiation in human adenoviruses by evaluating the effects of this technology on the viral proteins and genome. The insights obtained from this study may be useful for the development of alternative water disinfection approaches. In addition, this project meets one of United Nations’ (UN’s) sustainable development goals, namely the provision and sustainable management of water and sanitation for all. Human adenovirus type 5 (HAdV-5) inoculated in two types of aqueous substrates (PBS and domestic wastewater) was treated by electron beam irradiation at a dose range between 3 and 21 kGy. The amplification of HAdV-5 genome, the abundance and antigenicity of its structural proteins as well as its infectivity were evaluated. In all assays performed, the effect of electron beam irradiation was found at the highest doses of radiation (12 to 21 kGy), regardless of the substrate used. Despite these similarities, this effect was most evident in PBS samples. Viral proteins presented different sensitivity to electron beam irradiation in both substrates and, among the three structural proteins (hexon, penton base and fiber) analyzed, the hexon protein showed higher radioresistance. For all radiation doses, the percentage of relative binding of monoclonal antibodies to the hexon proteins was always higher in the viral suspensions in wastewater than in PBS. The maximum reduction in viral titer was about 7 and 5 log PFU/mL for irradiation with 20 and 19 kGy in PBS and in wastewater substrate, respectively. The differences observed between the two substrates can be explained by the protective effect of the organic matter present in the substrate may have on viral irradiation. According to the obtained results, it is suggested that the decrease in virus infectivity may be related to DNA damage and to protein alterations. In summary, and in accordance with the parameters set by the Unites States Environmental Protection Agency (US EPA), electron beam irradiation is capable of reducing HAdV-5 viral titers by more than 99.99% (4 log UFP/mL) in both substrates assayed, indicating that this type of technology is effective for viral wastewater disinfection and may be used as a tertiary treatment in water treatment plants