Torquetenovirus (TTV) as predictive biomarker of functional immune competence in solid organ transplant patients

Gli anellovirus sono una vasta famiglia di virus con un singolo filamento di DNA circolare a senso negativo. Il Comitato Internazionale di Tassonomia dei Virus (ICTV) classifica gli anellovirus in 16 generi differenti, di cui solo 3 sono coinvolti nell'infezione umana. Alphatorquevirus (Torque teno virus, TTV), Betatorquevirus (Torque teno mini virus, TTMV), e Gammatorquevirus (Torque teno midi virus, TTMDV) sono tre distinti virus. Il TTV è il prototipo della famiglia Anelloviridae e fu identificato per la prima volta nell'uomo nel 1997 in un paziente con epatite di origine sconosciuta. Dopo la sua scoperta, il virus suscitò grande interesse clinico, che gradualmente diminuì quando gli studi non riuscirono a stabilire un'associazione diretta con alcuna condizione patologica, definendolo così come un "virus orfano". Gli anellovirus, in particolare il TTV, inducono una viremia cronica in oltre l'80% della popolazione mondiale. Possono essere trasmessi attraverso diverse vie, risultando in infezioni persistenti che coinvolgono diversi distretti dell'ospite. L'alta prevalenza degli anellovirus e la loro capacità di causare infezioni persistenti suggeriscono una forte relazione tra gli anellovirus e il sistema immunitario. Questa ipotesi ha condotto ad ulteriori studi che supportano l'uso della viremia da TTV come indicatore per monitorare lo stato immunitario dell'ospite. Questa riflessione risulta particolarmente utile, soprattutto nella gestione dei farmaci immunosoppressori nel trapianto di organi solidi, dove un dosaggio ottimale ed equilibrato della terapia immunosoppressiva è cruciale. Mentre la terapia immunosoppressiva riduce il rischio di rigetto dell'organo, indebolisce anche il sistema immunitario, aumentando la suscettibilità dell'ospite alle infezioni. Attualmente, il monitoraggio si basa principalmente sulla quantificazione dei farmaci immunosoppressivi nel sangue, che è più legata al rischio di tossicità correlata ai farmaci che all'efficacia immunosoppressiva. Pertanto, vi è un'urgente necessità di strumenti per guidare la gestione dei farmaci immunosoppressivi riducendo il rischio di malattie infettive e, allo stesso tempo, prevenendo il rigetto del trapianto dopo il trapianto. Diversi studi suggeriscono che la viremia degli anellovirus e in particolare la viremia di TTV potrebbero essere utilizzati come potenziale marcatore surrogato per inferire la funzionalità immunitaria del paziente trapiantato. Monitorare lo stato immunitario del paziente rappresenta un'opportunità significativa per prevenire, o almeno limitare, il rischio di complicazioni dopo il trapianto, come ad esempio le complicazioni infettive ( riattivazione del citomegalovirus o del virus di Epstein-Barr) o il rigetto d’organo. L'introduzione delle tecniche di sequenziamento di nuova generazione (Next-generation Sequencing, NGS) in virologia ha dimostrato che gli anellovirus svolgono un ruolo significativo nel viroma umano della popolazione mondiale, sia in individui sani che in pazienti affetti da patologie. Inoltre, diversi studi hanno utilizzato il sequenziamento NGS per ampliare le conoscenze sulla diversità degli anellovirus, evidenziando un'ampia variabilità virale. Attualmente, la tassonomia degli anellovirus si basa sulla divergenza nucleotidica del gene ORF1, codificante per la proteina del capside, dotata di enorme variabilità. Il grande numero di campioni sequenziati mediante l'utilizzo delle tecniche NGS negli ultimi anni ha portato ad un significativo aumento del numero di sequenze di anellovirus identificate. Di conseguenza, l'indagine sulla diversità degli anellovirus, in particolare i TTV, in campioni clinici mediante tecniche molecolari come il NGS, è diventata di forte interesse. L'obiettivo di questo lavoro è studiare le cariche virali e le dinamiche replicative della viremia di TTV, nonchè la caratterizzazione genetica virale, nei pazienti sottoposti a trapianto di organo solido nel periodo post-operatorio precoce al fine di indagare il potenziale ruolo di TTV come marcatore predittivo dello stato immunologico del paziente. -- Anelloviruses are a large family of viruses with a single negative-sense circular DNA strand. The International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) classifies anelloviruses into 16 different genera, of which only 3 are involved in human infection. Alphatorquevirus (Torque teno virus, TTV), Betatorquevirus (Torque teno mini virus, TTMV), and Gammatorquevirus (Torque teno midi virus, TTMDV) are three distinct viruses. TTV is the prototype of the Anelloviridae family and was first identified in humans in 1997 in a patient with non-A to E hepatitis of unknown etiology. After its discovery, the virus immediately generated great clinical interest, which gradually decreased when studies were unable to establish a direct association with any pathological condition, thus defining it as an "orphan virus". Anelloviruses, particularly TTV, induce chronic viremia in over 80% of the global population. They can be transmitted by a variety of routes, resulting in persistent infections affecting different host districts. The high prevalence of anelloviruses and their ability to cause persistent infection suggest a strong relationship between anelloviruses and the immune system. This hypothesis has led to further studies supporting the use of TTV viremia as a marker for monitoring the host's immune status. This reflection is particularly beneficial, especially in the setting of immunosuppressive drugs setting in solid-organ transplantation, where an optimal and balanced management of immunosuppressive therapy is crucial. While immunosuppressive therapy reduces the risk of organ rejection, it also weakens the immune system, increasing the host's susceptibility to infections. Currently, Monitoring is mainly based on the quantification of immunosuppressive drugs in the blood, which is more related to the risk of drug-related toxicity than to immunosuppressive efficacy. Thus, there is an urgent need for tools to guide immunosuppressive drugs management reducing the risk of infectious disease and, at the same time, preventing graft rejection following transplantation. Several studies suggest that anellovirus viremia and especially TTV load could be used as a potential surrogate marker to infer immune functionality. Monitoring the patient's immune status represents a significant opportunity to prevent, or at least limit, the risk of complications after transplantation, such as infectious complication i.e Cytomegalovirus or Epstein Barr Virus (EBV) reactivation, or graft rejection. The introduction of Next-generation Sequencing (NGS) techniques in virology has demonstrated that anelloviruses play a significant role in the human virome of the global population, both in healthy individuals as well as diseased patients. Moreover, several studies have used Next-generation Sequencing (NGS) to investigate the diversity of anelloviruses, demonstrating extensive viral variability. Currently, the taxonomy of anelloviruses is based on nucleotide divergence of the ORF1 gene encoding for capsid protein. The large number of samples sequenced by using NGS techniques in recent years has led to a significant increase in the number of anellovirus sequences. Thus, the investigation of specific species of anelloviruses, especially TTVs, in clinical samples by molecular techniques such as NGS has also become of interest. The aim of this work is to study the replicative dynamics of TTV viremia and the viral genetic characterization in solid organ transplant patients in the early post-operative period and to investigate the potential role of TTV as a predictive marker of the immunological status of the patient.