Virus dell’influenza NEURAMINIDASI (NA) MATRICE (M) EMAGGLUTININA (HA) PROTEINA M2 (M2) RNA NUCLEOPROTEINA (NP) E POLIMERASI (P) MATRICE (M) NEURAMINIDASI (NA)

VIRUS INFLUENZALI UMANI TIPO SOTTOTIPO VARIANTE H1N1 A/Singapore/6/86 A/Bayern/7/95 A/Beijing/262/95 A/New Caledonia/20/99 A H2N2 A/Sing/1/57 A/Engl/12/64 A/Tokyo/3/67 H3N2 A/Hong Kong/1/68 A/Wuhan359/95 A/Sydney/5/97 A/Moscow/10/99 A/Panama/2007/99 A/Fujian/411/02 B B/Beijing/184/93 B/Sichuan/379/99 B/Hong Kong/330/01 B/Shanghai/361/02 C C/Taylor/1233/47 C/Paris/1/67

Viruses recommended for inclusion in the influenza virus vaccines, 1978-2005

Variabilità antigenica dei virus influenzali e manifestazioni morbose associate NA HA Varianti epidemiche: - conseguenza di mutazioni puntiformi nei segmenti genomici codificanti le proteine di superficie HA e NA (drift antigenico) - pressione immunologica selettiva presente nella popolazione Varianti pandemiche: - conseguenza della comparsa di nuovi sottotipi di HA e NA sulla superficie virale (shift antigenico) - trasmissione all’uomo di virus influenzali circolanti in animali domestici e selvatici (uccelli, maiali, cavalli ecc.)

Sottotipi antigenici dell’ emagglutinina (H) e della neuraminidasi (N)

Specie animali che ospitano virus influenzali di tipo A

Meccanismi responsabili della emergenza di pandemie nell’uomo (antigenic shift) Infezione mista: virus aviari ed umani Virus umano Virus aviario Riassortimento genetico 1957 H2N2 “Asian” 1968 H3N2 “Hong Kong”

Evoluzione dei virus influenzali pandemici

di virus aviari all’uomo Passaggio diretto di virus aviari all’uomo 1997 H5N1 Hong Kong “Chicken Flu” Virus aviario Virus umano

Influenza A (H5N1) infections in Hong Kong,1997 Onset of illness by week Recovered Died 4 3 Number 2 1 18 19 20 44 45 46 47 48 49 50 51 52 1 2 3 4 Week no. Rimmelzwaan et al., Vaccine 1999; 17: 1355-8

Timeline of human influenza over the past 100 years H1N1 H2N2 H3N2 H1N1 H5N1 H9N2 H5N1 H7N7 H5N1 1918 1957 1968 1977 1997 1999 2003 2004 1925 1950 1975 2000 March NL Feb HK R. G. Webster*et al., Science 2003; 302

Casi umani Epidemie nei polli Giappone Corea del Sud Cina Taiwan Hong I PRECEDENTI 1997 H5N1 HONG KONG 18 casi umani 6 morti 1999 H9N2 2 casi umani 2003 H5N1 1 morto 2003 H7N7 PAESI BASSI 84 casi umani (congiuntivìte) (polmonite virale) Casi umani Epidemie nei polli Giappone (1° caso dal 1925) Corea del Sud (1° caso Flu polli) Cina Cina Taiwan Hong Kong Laos Thailandia Vietnam Cambogia 2004 H5N1 VIETNAM 28 CASI 20 MORTI THAILANDIA 17 CASI 12 MORTI Indonesia Giava Aggiornamento al 10 novembre 2004

Uomo come “mixing vessel” ? Vaccinazione per evitare riassortimenti genetici Riassortante virale Virus umano Virus aviario

Campagna di vaccinazione antinfluenzale della Regione Lazio per la stagione 2004-2005

Programma O.M.S. di sorveglianza dell' influenza SECONDO OBIETTIVO OBIETTIVO PRINCIPALE Sorveglianza virologica/epidemiologica dei virus circolanti nella popolazione umana Prevenzione delle epidemie nell’uomo Sorveglianza virologica dei virus circolanti in ospiti animali (uccelli domestici/selvatici - suini - cavalli) Prevenzione delle Controllo di gravi epizoozie pandemie nell’uomo in alcune specie (suini, cavalli, pollame)

Programma di Sorveglianza dell’influenza OMS POSIZIONE ITALIA OBIETTIVI Fino al 1998/99 Dal 1999/2000 (Progetto 1%) § Mantenimento dell’attuale rete dei Laboratori Estensione alle Regioni meridionali VIROLOGICA Identificazione nuove varianti virali Aggiornamento composizione vaccinale 1948 : Programma Mondiale di Sorveglianza Rete di Centri Nazionali (110 Laboratori) 1999 : Elaborazione Piano Pandemico: Ruolo dell’OMS Linee guida per i Piani Nazionali 1965 : Ministero della Sanità Centro Nazionale (ISS) Laboratori Periferici (Nord e Centro) Elaborazione di un Piano Pandemico Nazionale EPIDEMIOL. . Informazioni su aspetti clinici: gravità. diffusione, stima dei costi sociali ed economici Esperienze locali (Università di Genova, Milano, Firenze) Attivazione di una rete di m edici sentinella (Centri Pubblici regionali) Controllo delle epizoozie in alcune specie animali Prevenzione delle pandemie nell’uomo 1990 : Centri Mondiali di Riferimento: St. Jude Hospital (Mem phis, TN, USA) Avian Influenza Center (Weybridge, UK) 1980: Progetto di Ricerca ISS in collaborazione con: IZS (Parma), IZS (Brescia), INFS (Ozzano), Università di Bologna, St. Jude (Memphis) IZS (Padova): Centro Nazionale Influenza aviaria IZS (Parma): Diagnostica Influenza Suina

Sorveglianza clinico-epidemiologica e virologica Stagione influenzale 2003-2004 Centro Nazionale Influenza- Dip.to MIPI - ISS 10 20 30 40 50 60 70 42 settimane N. campioni positivi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Incidenza (casi per 1000 assistiti) virus B virus A incidenza 43 44 45 46 47 48 49 51 52 11 12 13 14 15 16 17 Sistema sentinella di sorveglianza epidemiologica Oltre 700 medici sentinella  1.5% della popolazione totale Incidenza settimanle: numero dei casi di ILI (Influenza Like Illness) / 1000 assistiti

Stagione influenzale 2003-2004 Sassari Genova Milano Bolzano Trieste Parma Firenze Siena Perugia Roma Napoli ISS Lecce Trento Termoli Cagliari Nuoro Oristano Salerno Avellino Caserta Benevento Lecco Varese Piacenza Bologna Rimini Pordenone Bergamo Mantova Udine Gorizia Stagione influenzale 2003-2004 TOTALE NAZIONALE Campioni raccolti:2964 Campioni positivi: 423 Tipo A: 398 Non Sottotipizzati: 58 Sottotipo A/H1N1 8 Sottotipo A/H1N2: 1 Sottotipo A/H2N3: 331 Tipo B: 25 Centro Nazionale OMS per la sorveglianza dell’influenza (Laboratorio di Virologia dell’ISS) Laboratori periferici in collaborazione con il Centro Nazionale

Analisi antigenica di virus di tipo B

Lo studio dell’ evoluzione molecolare dei virus influenzali attraverso l’analisi filogenetica ha permesso di comprendere che L’evoluzione delle varianti influenzali responsabili delle epidemie annuali nell’uomo avviene secondo lineaggi specifici, la cui identificazione è necessaria per l’aggiornamento annuale della composizione del vaccino

Analisi filogenetica del gene HA di virus H3N2 isolati A/Trieste/15/04 A/Parma/48/03 A/Oslo/171/03 A/Parma/29/04 A/Parma/61/04 A/Trento/2/04 A/Denmark/13/04 A/Berlin/1/04 2 A/Iceland/6/04 A/Firenze/10/04 A/Barcelona/50/03 A/Genoa/2162/03 N126D A/Israel/11/04 A/Israel/613/03 A/ Shantou/575/04 A/ Christchurch/28/03 A/Trieste/31/03 K145N A/Ireland/10108/03 A/UK/1861/03 A/Shantou/1219/04 Analisi filogenetica del gene HA di virus H3N2 isolati nel mondo A/Hong Kong/2874/04 A/Hong Kong/2976/04 A/Norway/807/04 Y159F A/Madagascar/71824/04 A/Netherland/327/03 A/Shantou/564/04 A/WELLINGTON/1/04 S227P A/Parma/74/04 A/Dakar/15/04 A/Shantou/351/03 S189N A/Hong Kong/1186/03 A/Hong Kong/358/04 A/Shantou/237/03 1 A/England/423//03 A/Trieste/19/04 A/Bucarest/194/03 A/Hong Kong/1537/02 A/Johannesburg /41/03 A/Dakar/66/03 A/Denmark/20/03 A/FUJIAN/411/02 A/Oslo/1738/03 A/Madagascar/70081/03 A/Kumamoto/102/02 A/WYOMING/3/03 A/Chita/1/03 A/Hong Kong/1537/02 A/Madagascar/70081/03 A/Dakar/26/01 A/Bucharest/972/03 A/Iceland/22/03 A/Greece/109/03 A/New York/55/01 A/Parma/7/03 A/Egypt/130/02 A/Prague/34/03 A/Toulose/8781 A/Hannover/154/03 A/Belgrade/1543/03 A/Austria/70589/03 A/Lyon/19989/02 A/PANAMA/2007/99 A/Hong Kong/2019/99 A/SYDNEY/5/97 A/MOSCOW/10/99 10 nucleotides

Lo studio dell’ evoluzione molecolare dei virus influenzali attraverso l’analisi filogenetica ha permesso di comprendere che: Il serbatoio originario di tutti i virus influenzali presenti in natura si trova negli uccelli acquatici e migratori La comparsa di virus influenzali pandemici nell’uomo è dovuta all’introduzione di virus o singoli geni da altre specie animali Virus influenzali in specie diverse hanno un corredo genetico diverso, specie-specifico

Outbreaks of avian influenza in poultry farms (rural type) Veneto and Friuli Venezia Giulia Regions End of 1997 - Beginning of 1998 FRIULI VENEZIA GIULIA VENETO Vittorio Veneto Talamssons Eraclea Venezia Cavallino Campolongo Dueville Giacciano Pozzoleone  Outbreak Strain Subtype IVPI HA Cleavage N° Site 1 Ck/312/97 H5N2 3 PQRRRKKRGLF 2 Ck/326/97 H5N2 3 PQRRRKKRGLF Bolzano Trento 2 Gf/330/97 H5N2 3 PQRRRKKRGLF Trieste Aosta Milano Torino 3 Ck/367/97 H5N2 2,98 PQRRRKKRGLF Cuneo Parma Modena Genova 4 Ck/365/97 H5N2 2,98 PQRRRKKRGLF Firenze Siena 5 Ck/373/97 H5N2 3 PQRRRKKRGLF Perugia Roma Campobasso 6 Ty/382/97 H5N2 2,94 PQRRRKKRGLF Lecce 7 Gf/392/97 H5N2 3 PQRRRKKRGLF Sassari Napoli Matera Salerno Nuoro 8 Ck/8/98 H5N2 2,81 PQRRRKKRGLF Cagliari N° = Outbreak reference Palermo

Analisi filogenetica delle HA di virus H5 isolati in allevamenti avicoli italiani

VIROLOGY Vol. 323, Issue 1, 20 May 2004, Pages 24-36 “Interspecies transmission of an H7N3 influenza virus from wild birds to intensively reared domestic poultry in Italy” L. Campitelli, E. Mogavero, M. A. De Marco, M. Delogu, S. Puzelli, C. Chiapponi, E. Foni, P. Cordioli, R. Webby, G. Barigazzi, R. G. Webster and I. Donatelli

Antigenic characterization of H7N3 influenza viruses by HI test performed using horse red blood cells Hemagglutination – inhibition titer Hyperimmune antisera to Post Infection ferret antisera Ck/It/13474/99 (H7N1) Monoclonal antibody to Viruses RT/NJ (R) Ty/2676 (Ck) Ty/214845 (Ck) F4/02 F5/02 F6/02 Ty/2676/99 A/RuddyTurnstone/NJ/65/85 (H7N3) A/England/268/96 (H7N7) A/Turkey/Italy/2676/99 (H7N1) A/Mallard/33/01 (H7N3) A/Mallard/Italy/43/01 (H7N3) A/Turkey/Italy/214845/02 (H7N3) A/Turkey/Italy/220158/02 (H7N3) 5120 2560 320 2560 640 320 640 40 20 160 < 80 20 40 80 160 1280 320 <, <20; R, rabbit; Ck, Chicken Titers in yellow indicate virus reactivity with homologous antiserum

avian viruses isolated in Italy Ck/It/13474/99 (H7N1) Ty/It/1081/99 (H7N1) Ty/It/3889/99 (H7N1) Ty/It/2676/99 (H7N1) Ty/It/3675/99 (H7N1) Ty/It/4294/99 (H7N1) Ty/It/3283/99 (H7N1) Mall/It/33/01 (H7N3) Mall/It/43/01 ((H7N3) Ck/It/214845/02 (H7N3) Ck/It/220158/02 (H7N3) TealTai98 osSA96 osSA91 tyIr95 EN96 paEN94 coEn94 Fai bluSin F92 94 npEN89 Ck/Pk/447/95 psIT91 tyRA79 ckJE87 dkHK68 maEN80 swPO81 goLE79 dkVI76 ckVI85 fpvro34 fpvEg45 eqPR56 eqCA63 TyOR71 rhNC93 seMA80 tyMN80 Ckger49 0.05 Phylogenetic tree of the HA1 gene of wild and domestic H7N3 avian viruses isolated in Italy in 2001-2002

Analisi di virus H7N3 isolati Studio delle relazioni evolutive esistenti tra virus influenzali circolanti nei serbatoi animali e umani (ISS) N E T H E R L A N D Analisi di virus H7N3 isolati in Italia da uccelli selvatici e pollame domestico CkGerR28-03 (H7N7) A/Neth/127/03 (H7N7) A/Neth/33/03 (H7N7) Ck/Neth/1/03 (H7N7) A/Neth/219/03 (H7N7) A/Mall/Neth/12/00 (H7N3) D U C K A/Mall/It/33/01 (H7N3) I T A L Y A/Mall/It/43/01 (H7N3) P O U L T R Y A/Ty/It/220158/02 (H7N3) A/Ty/It/214845/02 (H7N3) A/Ty/It/2505/99 (H7N1) A/Ty/It/4640/99 (H7N1) A/Ty/It/1081/99 (H7N1) A/Ty/It/2676/99 A/Ty/It/4603/99 Te al Ta i98 osSA96 Fa i_blu-Si coEn94 paEN94 osSA91 EN96 npEN89 0.01 Ck-Pk-447

RINGRAZIAMENTI SORVEGLIANZA UMANA SORVEGLIANZA ANIMALE Centro coordinamento I.S.S. I Donatelli S. Puzelli C. Affinito L. Calzoletti L. Campitelli C. Fabiani S. Fiaccavento T. Grisetti Epidemiologia I.S.S. S. Salmaso, A. Bella, S. Giannitelli, B De Mei, D. Mandolini, F.P. D’Ancona, M.C. Rota Ministero della Salute D. Greco D. Caraffa De Stefano L. Vellucci A. Prete M.G. Pompa Laboratori periferici di collaborazione A. Azzi (Firenze) C. Campello (Trieste) P. Crovari (Genova) A. Dolei (Sassari) C. Gabutti (Lecce) A.M. Iorio (Perugia) A. Lang (Bolzano) E. Montomoli (Siena) G. Ribera (Napoli) A. Rossi (Roma) F. Pregliasco (Milano) M.L. Tanzi (Parma) SORVEGLIANZA ANIMALE I.S.S. Dip. MIPI I Donatelli L.Campitelli S. Puzelli I.S.S. Med. Vet. L. Di Trani, B. Bedini Laboratori periferici I. Capua (I.Z.S., Padova) P. Cordioli (I.Z.S., Brescia) A. De Marco (I.F.S., Ozzano, Bologna) M. De Logu (Univ. Bologna) C. Bonavoglia (Univ. Bari) G. Barigazzi, E. Foni (I.Z.S., Parma) Istituti internazionali di collaborazione A. Hay (MRC, London, UK) D.J. Alexander (EU A.I.C., Weybridge, UK) K. Stohr (W.H.O., Geneva, SW) R.G. Webster (St. Jude Children’s Hospital, Memphis, TN, USA)