Microarrays in the Diagnosis of Human Herpesvirus infections

Abstract

Currently, there are nine known human herpesviruses and these viruses appear to have been a very common companion of humans throughout the millenia. Of human herpesviruses, herpes simplex viruses 1 and 2 (HSV-1, HSV-2), causative agents of herpes labialis and genital herpes, and varicella-zoster virus (VZV), causative agent of chicken pox, are also common causes of central nervous system (CNS) infections. In addition, human cytomegalovirus (CMV), Epstein-Barr virus (EBV) and human herpesviruses 6A, 6B, and 7 (HHV-6A, HHV-6B, HHV-7), all members of the herpesvirus family, can also be associated with encephalitis and meningitis. Accurate diagnostics and fast treatment are essential for patient recovery in CNS infections and therefore sensitive and effective diagnostic methods are needed.

The aim of this thesis was to develop new potential detection methods for diagnosing of human herpesvirus infections, especially in immunocompetent patients, using the microarray technique. Therefore, methods based on microarrays were developed for simultaneous detection of HSV-1, HSV-2, VZV, CMV, EBV, HHV-6A, HHV-6B, and HHV-7 nucleic acids, and for HSV-1, HSV-2, VZV, and CMV antibodies from various clinical samples.

The microarray methods developed showed potential for efficiently and accurately detecting human herpesvirus DNAs, especially in CNS infections, and for simultaneous detection of DNAs or antibodies for multiple different human herpesviruses from clinical samples. In fact, the microarray method revealed several previously unrecognized co-infections.

The microarray methods developed were sensitive and provided rapid detection of human herpesvirus DNA, and therefore the method could be applied to routine diagnostics. The microarrays might also be considered as an economical tool for diagnosing human herpesvirus infections.

Herpesvirukset ovat kulkeneet ihmisen kumppaneina vuosituhat toisensa jälkeen ja tällä hetkellä tunnetaan yhdeksän ihmiselle patogeenista herpesvirusta. Huuli- ja genitaaliherpestä aiheuttavat herpes simplex virus 1 ja 2 (HSV-1, HSV-2) sekä vesirokkoa aiheuttava varicalla-zoster virus (VZV) ovat ihmisen herpesviruksia, jotka voivat aiheuttaa myös vakavia keskushermostoperäisiä infektioita. Ihmisen herpesviruksista myös ihmisen cytomegalovirus (CMV), Epstein-Barr virus (EBV), ihmisen herpesvirukset 6 ja 7 (HHV-6, HHV-7), voidaan liittää aivokuumeeseen ja aivokalvontulehdukseen. Näiden virusten nopea ja tarkka diagnostiikka on oleellista oikean hoidon aloittamiselle sekä potilaan toipumiselle varsinkin keskushermostoperäisissä infektioissa. Taudinaiheuttajien diagnosoimiseksi tarvitaan herkkiä ja tehokkaita menetelmiä.

Tämän väitöskirjan tavoitteina oli kehittää uusia mikrosirupohjaisia menetelmiä ihmisen herpesvirusten aiheuttamien infektioiden diagnostiikkaan. Kehitetyillä mikrosiruilla tunnistettiin yhtä aikaa kahdeksan eri herpesviruksen nukleiinihappoa erilaisista kliinisistä näytteistä. Toisella serologisella mikrosirulla detektoitiin HSV-1, HSV-2, VZV ja CMV:lle spesifisiä vasta-aineita.

Herpesvirusten nukleiinihappojen ja vasta-aineiden tunnistamiseen kehitetyt mikrosirumenetelmät osoittautuivat soveltuviksi usean herpesviruksen samanaikaiseen diagnosointiin. Varsinkin keskushermostopohjaisten infektioiden tunnistamisessa mikrosiru osoittautui tehokkaaksi. Mikrosirujen avulla tunnistettiin myös mahdollisia useamman viruksen samanaikaisia infektioita.