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梳理肝炎病毒最新研究进展

来源:本站原创 2019-06-29 18:13

2019年6月29日讯/生物谷BIOON/---令人吃惊的是,全世界大约95%感染上乙型肝炎病毒(HBV)或丙型肝炎病毒(HCV)的人并不知道他们被感染了。造成这种情形的一个原因是人们能够许多年内无症状地生活。当他们发现他们患上肝炎时,时间经常是太晚了以至于治疗并不是完全有效的。因此,肝脏损伤变成肝硬化或肝癌。

肝炎一直是全球性重要公共卫生问题之一。世卫组织最新数据显示,全球共有20亿人感染肝炎病毒,其中约有5亿人(全世界十二分之一的人口)感染了慢性肝炎,每年约有100万人因此而死亡。肝炎病毒感染者包括肝炎病毒携带者和肝炎患者。病毒性肝炎是主要肝炎类型。病毒性肝炎是由多种肝炎病毒引起的,其中主要包括甲型、乙型、丙型、丁型和戊型五种病毒。按病毒性肝炎各自的主要传播途径,它可以分为两类:(1)主要通过粪—口途径传播(通过污染的手、食物和水等传播):甲肝和戊肝;(2)主要通过血液、性接触及母婴传播:乙肝、丙肝及丁肝。

肝炎是危害我国人民健康的常见传染病,仅乙肝和丙肝病毒携带者近1.5亿,每年因肝硬化、肝癌死亡人数达28万。其中乙型病毒性肝炎感染率高、病程复杂、预后较差、难以治愈,是我国负担最重的疾病之一,而中国也正在努力甩掉“乙肝大国”的帽子。另外,危害仅次于乙肝的是丙肝,据介绍我国有760万丙肝的感染者。近几年来随着检测水平、筛查的力度以及报告系统的敏感性增加等原因,丙肝病例逐年上升。

考虑到我国是肝炎病毒携带者大国,更多地了解肝炎病毒的生物学和遗传学特征无疑是至关重要的。为此,小编盘点了一下,过去一段时间肝炎病毒方面的最新研究,供广大读者阅读。

1.JEM:发现人体对甲肝病毒感染作出致命性反应的遗传原因
doi:10.1084/jem.20190669


在一项新的研究中,来自美国洛克菲勒大学和法国巴黎第五大学等研究机构的研究人员鉴定出一种基因突变导致一名11岁女孩遭受甲型肝炎病毒(HAV,也称为甲肝病毒)感染后出现致命性的反应。这项研究揭示出IL18BP基因上的突变导致人体的免疫系统攻击和杀死健康的肝细胞,这表明靶向这个途径可能能够防止因病毒感染而导致肝功能快速衰竭的患者死亡。相关研究结果于2019年6月18日在线发表在Journal of Experimental Medicine期刊上,论文标题为“Inherited IL-18BP deficiency in human fulminant viral hepatitis”。
图片来自Journal of Experimental Medicine, 2019, doi:10.1084/jem.20190669。

HAV感染肝脏并且通常导致相对轻微的疾病,而且所产生的疾病在几周或几个月内就会痊愈。但是,每200名HAV感染者中就有1人患有更严重的反应,即暴发性病毒性肝炎(fulminant viral hepatitis, FVH),其特征是肝组织快速丧失和灾难性的肝功能衰竭,从而导致损害大脑的有毒物质释放。除非患者接受肝移植,否则这种疾病通常是致命性的。其他的肝炎病毒也可引起FVH,但一些患者对这种感染产生如此严重反应的原因仍然是不清楚的。它通常发生在健康且没有肝病或免疫缺陷病史的儿童和年轻人中。

在这项新的研究中,在洛克菲勒大学的Jean-Laurent Casanova教授的领导下,这些研究人员确定了一名法国11岁的女孩在感染HAV后死于FVH。他们对这名女孩的DNA进行了测序,并发现她在IL18BP基因的两个拷贝中携带相同的突变,其中这个基因编码一种称为白细胞介素-18结合蛋白(interleukin-18 binding protein, IL-18BP)的蛋白。

IL-18BP能够结合并中和白细胞介素-18(IL-18)。IL-18是一种强大的“细胞因子”,当遭受感染时,身体就会产生IL-18,以便激活某些类型的免疫细胞和促进炎症。Casanova及其同事们确定在这名女性患者的IL18BP基因中鉴定出的这种突变阻止了IL-18BP蛋白中和IL-18。

为了了解这可能如何影响身体对HAV感染作出的反应,这些研究人员将人肝细胞与自然杀伤(NK)细胞一起培养,其中NK细胞是一种靶向病毒感染细胞(即受到病毒感染的细胞)的免疫细胞。Casanova及其同事们发现,在不存在IL-18BP的情况下,无论肝细胞是否遭受HAV感染,IL-18都会增强NK细胞靶向和杀死肝细胞的能力。IL-18BP的导入阻断了这种由IL-18诱导的毒性,这表明IL-18BP通常可以防止对HAV感染作出的过度反应,但携带这种基因突变的患者易患上FVH。

2.Hepatology:揭示乙肝病毒和丁肝病毒如何在肝细胞中建立感染
doi:10.1002/hep.30815


在一项新的研究中,来自美国普林斯顿大学的研究人员开发出一种新的可扩展的细胞培养系统,它允许对宿主细胞如何应对乙型肝炎病毒(HBV,又称乙肝病毒)和丁型肝炎病毒(HDV,又称丁肝病毒)感染进行了详细调查。相关研究结果于2019年6月17日在线发表在Hepatology期刊上,论文标题为“Analysis of host responses to hepatitis B and delta viral infections in a micro‐scalable hepatic co‐culture system”。

更好地了解病毒HBV和HDV如何影响它们感染的细胞将有助于开发抗击甚至治愈感染的药物,但是这两种病毒仅感染来自人类和黑猩猩的肝细胞(hepatocyte, 译者注:也可译为肝实质细胞,在本文中未特地说明时,肝细胞指的是肝实质细胞)。这些细胞很难获得,并且当在体外的细胞培养液中培养时,它们经历一种称为去分化(de-differentiation)的过程:在短短几天的过程中,它们失去它们特有的特征和功能。当这种情况发生时,它们也失去了被HBV和HDV感染的能力,从而成为研究慢性病毒感染的重大障碍。

对其他组织的研究已表明特殊的细胞类型有时需要其他细胞类型的支持来维持它们的分化状态。肝实质细胞构成肝脏中的大部分细胞,但是肝脏组织也含有许多其他的细胞类型,它们统称为“肝非实质细胞(non-parenchymal cell)”。最近,研究生Benjamin Winer与Ploss实验室和胡日勒公司(Hurel Corporation)的同事们已证实新鲜分离的人肝细胞能够与肝非实质细胞一起生长在由胶原蛋白制成的支撑表面上。在这种他们称为原代人肝细胞自组装共培养物(self-assembling co-culture of primary human hepatocytes, SACC-PHH)的细胞培养系统中,肝细胞保持它们的分化状态,并能够支持慢性HBV感染长达40天。

在这项新的研究中,Winer及其同事们研究了肝细胞如何应对HBV和HDV感染。首先,他们测试了SACC-PHH是否能够支持这两种病毒的感染。HBV劫持肝细胞的蛋白制造机器来制造病毒蛋白,HDV利用HBV蛋白进行自我组装。因此,HDV仅能在与HBV同时感染(co-infection, 共感染)的肝细胞中或者在已遭受HBV慢性感染(super-infection, 重叠感染)的肝细胞中复制。这些研究人员发现这两种情况都可能发生在SACC-PHH中,即使这种细胞培养系统已经缩小到很小的384微孔培养板---这一进展使得这种系统非常适合候选药物的高通量筛选。因此,他们发现使用两种候选抗病毒药物恩替卡韦(entecavir)和Myrcludex B进行预防性治疗能够降低SACC-PHH中这两种肝炎病毒的水平。

3.FASEB J:发现丙肝病毒劫持人体免疫系统机制
doi:10.1096/fj.201800629RR


在一项新的研究中,来自爱尔兰都柏林圣三一学院的研究人员发现了高传染性、有时致命性的丙型肝炎病毒(HCV,也译为丙肝病毒)如何“劫持”我们的免疫系统,并且在许多感染者身上未被诊断出来。相关研究结果近期发表在FASEB Journal期刊上,论文标题为“The hepatitis C virus (HCV) protein, p7, suppresses inflammatory responses to tumor necrosis factor (TNF)-α via signal transducer and activator of transcription (STAT)3 and extracellular signal-regulated kinase (ERK)–mediated induction of suppressor of cytokine signaling (SOCS)3”。论文通讯作者为都柏林圣三一学院免疫学助理教授Nigel Stevenson博士。
在感染肝细胞之前,丙肝病毒(HCV)在血液中循环,图片来自Trinity College Dublin。

在正常情况下,我们的细胞彼此间通过与称为细胞因子的分子进行交谈,这些分子通过激活我们细胞内的信号转导通路起作用。这些细胞因子及其信号转导通路触发我们细胞内数百种分子的表达,从而增加炎症和抗病毒活性。这种免疫反应能够杀死和清除我们细胞和身体中的病毒感染。

然而,不受控制的炎症将是危险的,因此为了确保我们对感染作出的免疫反应得到适当调节,一些细胞因子信号转导通路受到称为“细胞因子信号转导抑制因子(suppressor of cytokine signalling, SOCS)”的免疫调节剂的控制。在作出初始的免疫响应后一段时间后,SOCS关闭促炎细胞因子信号转导通路。

这些研究人员发现HCV通过触发我们体内的SOCS调节物产生,抑制了体内的免疫反应;这种病毒的特定部分负责增加肝细胞和免疫细胞中特定的SOCS分子。

4.eLife:科学家在丙肝病毒感染动物模型研究上获重大进展!
doi:10.7554/eLife.44436


近日,一项刊登在国际杂志eLife上的研究报告中,来自普林斯顿大学的科学家们通过研究表示,小鼠和人类机体中肝细胞蛋白的微小差异或会对丙肝病毒的复制产生明显效应,这或有望帮助开发丙肝病毒感染的小鼠模型。

如今在全球有超过7000万人遭受丙肝病毒慢性感染,这往往使得感染者面临肝癌和肝硬化的风险,目前并无有效的疫苗来预防丙肝病毒感染,这在很大程度上是因为丙肝病毒在天然状况下仅会感染人类和黑猩猩;研究者Jenna Gaska表示,我们想要更好地理解除了人类外,丙肝病毒在动物机体中进行复制还需要什么,这项研究中我们开发出了一种改进型的动物模型,其能帮助研究病毒的感染机制并帮助开发抵御丙肝病毒感染的新型疫苗。

如果小鼠能被遗传修饰产生人类蛋白促进病毒进入肝脏细胞,那么其就能被丙肝病毒所感染,然而一旦进入肝脏细胞,丙肝病毒就无法进行复制,除非其基因组被改变或者小鼠机体的免疫系统功能被抑制;文章中,研究人员通过观察分析是否对丙肝病毒的耐受性取决于一种名为亲环素A(cyclophilin A)的蛋白质,在人类机体中,该蛋白对于丙肝病毒在宿主肝脏细胞中复制必不可少,研究者发现,在促进病毒复制上,相比人类版本而言,小鼠机体中的蛋白版本似乎并不那么有效。随后研究人员通过促进小鼠机体中亲环素A突变使其更像人类机体中的亲环素A,从而改善了小鼠蛋白版本在人类细胞中的表现能力,基于这些小型改变,小鼠机体中的亲环素A就能够在于人类亲环素A相当的水平下促进丙肝病毒的复制。Gaska说道,当我们将人源化的小鼠亲环素A版本置于并不会复制丙肝病毒的肝癌细胞中时,我们发现丙肝病毒的复制发生了明显增加。

研究者在小鼠肝脏细胞中检测了不同版本的亲环素A,这些小鼠肝脏细胞中包含有丙肝病毒进入宿主细胞及复制所需的其它多种蛋白,尽管额外添加人类亲环素A和其中一种突变对病毒的复制有着明显影响,但其水平仍然远低于人类细胞中所见的水平,这就表明,仍然需要其它因素来促进丙肝病毒在小鼠细胞中进行强力复制,从而最终实现在活体小鼠中复制。

5.PLoS Biol:清华、川大、中科院强强联合,设计药物抑制甲型肝炎病毒
doi:10.1371/journal.pbio.3000229


一项近日发表在《PLOS Biology》上的新研究表明,基于结构的药物设计表明过去研究用于治疗头颈癌的一种药物可以作为先导化合物开发药物来治疗甲肝病毒感染,这项研究由四川大学的Dan Su、清华大学Zihe Rao、中国科学院的Xiangxi Wang和他们的同事们一起完成。
图片来自图片来源:PLoS Biol。

作者报道了四种强效的甲型肝炎病毒特异性中和抗体,以及他们之前报道的一种抗体,它们可以通过抑制病毒附着在宿主细胞上的能力来有效抑制甲型肝炎病毒的感染。作者使用高分辨率低温电子显微镜来观察与抗体结合的甲型肝炎病毒的结构。这让他们对抗体如何中和病毒的结构基础有了更深入的了解,为高效抑制剂的合理设计提供了依据。

利用分子模型,作者从药物库数据库中找到了一种前景良好的抑制剂,名为golvatinib。作者通过体外实验证实了其阻断病毒感染的能力,并揭示了其中和机制。作者认为,这种实验和计算相结合的方法可以为合理设计治疗小核糖核酸病毒感染的有效药物提供参考。

6.Nat Microbiol:揭示肝细胞抵御甲肝病毒等多种RNA病毒感染的新型分子机制
doi:10.1038/s41564-019-0425-6


近日,一项刊登在国际杂志Nature Microbiology上的研究报告中,来自北卡罗来纳大学的科学家们通过研究发现,得益于IRF1蛋白的帮助,肝细胞或许会对多种RNA病毒感染产生天然抵抗力,包括甲肝病毒、登革热(登革病毒)和寨卡病毒等;当存在于肝细胞中时,IRF1蛋白能够调节酶类RARRES3的活性,从而攻击病毒。当甲肝病毒试图在细胞中建立感染时RARRES3酶就会进行表达。

医学博士Stanley M. Lemon说道,我们发现,IRF1蛋白是肝脏细胞中对病毒产生内在抵抗力的主要调节子,如果其存在于肝细胞中,就能够确保,对脂质发挥作用的酶类RARRES3使得肝细胞对甲肝病毒感染产生攻击或抵抗特性。

研究者Daisuke Yamane表示,当表达RARRES3酶类能够保护机体抵御甲肝病毒感染时,其并不会帮助肝脏细胞抵御来自其它RNA病毒的感染,比如登革病毒等;后期研究中,研究人员希望能够通过更为深入的研究来阐明肝细胞的先天免疫力如何通过IRF1来调节机体感染,同时研究者也希望能更好地理解为何IRF1能够产生特定的细胞功能来抵御特殊RNA病毒的攻击。

7.PLoS Pathog:复旦大学揭示HBV持续感染的新机制
doi:10.1371/journal.ppat.1007690


一项最近发表在《PLOS Pathogens》上的新研究揭示了乙肝病毒蛋白如何刺激可以破坏抗病毒反应的免疫细胞的增殖,该研究由印第安纳大学医学院的Haitao Guo和复旦大学的Bin Wang、JimingZhang和他们的同事们合作完成。这些发现可能解释了乙肝病毒(HBV)如何建立和维持慢性感染,并可能帮助开发新的治疗策略。
图片来源:PLOS Pathogens。

研究人员研究了在HBV持续感染中MDSCs的增殖和抑制T细胞反应的机制。研究人员分析了164例慢性HBV感染患者和70例健康供体中MDSCs的循环频率。他们发现HBeAg阳性患者的MDSCs循环频率高于HBeAg阴性患者。此外,HBeAg可以通过上调吲哚胺- 2,3 -双加氧酶(IDO)分子来诱导MDSCs的扩增,IDO在抑制T细胞增殖中发挥着关键作用。

作者认为,这一发现提示了一种HBeAg通过IDO通路诱导MDSC扩增来损害T细胞功能并维持HBV持续感染的新机制。因此,HBeAg-MDSC-IDO通路可能是慢性乙型肝炎的免疫治疗靶点。

8.Nat Microbiol:一种特殊的细胞蛋白或能有效抑制乙肝病毒的增殖
doi:10.1038/s41564-019-0405-x


乙型肝炎是一种病毒性的肝脏感染,其会引发急慢性疾病,尽管目前人们能够通过注射疫苗来抵御乙肝病毒的感染,但目前抑制病毒复制的疗法并不能治愈感染者,近日,一项刊登在国际杂志Nature Microbiology上的研究报告中,来自巴斯德研究所等机构的科学家们通过研究发现,一种特殊的细胞蛋白或能通过降解病毒的DNA来有效抑制乙肝病毒的复制。

目前乙肝病毒的慢性感染在全球影响着超过2.5亿人的健康,这种慢性感染常常会使得感染者面临高风险的严重肝脏疾病,包括肝癌等,目前研究人员并未找到有效治疗肝癌的方法。尽管多种抗病毒疗法能有效抑制乙肝病毒的感染,但并没有有效治愈且完全消除病毒的新型疗法,因此最重要的就是通过消除慢性感染者机体中的病毒来有效抑制患者疾病进展为肝癌。

当病毒感染细胞后,其就会利用宿主的“细胞机器”或细胞内部构建的增殖机制来进行病毒复制,为了能够抵御病毒感染,一些细胞中的蛋白也能够干预病毒的增殖机制,这就是我们所熟知的病毒限制因子(viral restriction factors)。这项研究中,研究者推测,包括肝脏在内的多个器官中所产生的特殊蛋白或许就扮演着病毒限制因子的角色。

研究者Jean Pierre Vartanian说道,这项研究中我们发现,一种特殊的细胞蛋白能降解掺入到病毒颗粒中的病毒DNA并诱导乙肝病毒基因组降解,在这一过程中,名为DNase I的酶类能够产生空的病毒颗粒;DNase I是一种新型的抗病毒限制因子,其主要在缺氧环境中进行表达,同时也会在乙肝病毒感染的患者机体中进行表达。

9.eLife:科学家成功揭示乙肝病毒的起源和传播模式
doi:10.7554/eLife.36709


近日,一项刊登在国际杂志eLife上的研究报告中,来自雅典大学的科学家们通过研究阐明了两类乙肝病毒(HBV)的地理起源和全球传播模式,研究者表示,D型HBV和A型HBV(HBV-D和HBV-A)或许起源于中东地区和北非地区,文章中,研究人员揭示了这两种乙肝病毒亚型在全球传播模式上的巨大差异,这或能帮助理解全球乙肝病毒流行传播的特性。

据世界卫生组织数据显示,HBV是诱发肝脏疾病的主要原因,也是全球人群面临的重大公共卫生问题,目前全球有2.57亿乙肝病毒感染者,HBV能分为九种亚型(A-I),HBV-D和HBV-A分布自全球各地,HBV-A主要分布在欧洲和非洲,而HBV-D则主要分布在欧洲和中东地区。

研究者Evangelia-Georgia Kostaki博士指出,由于缺乏相关的研究,目前我们并不清楚HBV-A和HBV-D的流行病学历史,为了能够阐明这这种HBV亚型的流行特征,研究人员就想通过研究来阐明HBV在不同地理区域中的传播流行模式/机制。文章中,研究人员利用916个HBV-D和493个HBV-A的全基因组序列重建了这些乙肝病毒基因型的全球进化发展和多样化图谱(即系统发生图谱),同时分析了其区域集聚的水平;研究结果表明,尽管研究人员无法从现有的数据中准确推断出其准确的来源,但HBV-D的地理起源还是在北非和中东地区,HBV-A的起源更接近于非洲和欧洲,可能位于中东和中亚地区。

研究者表示,HBV-D的主要传播途径比较复杂,包括不同的地理区域,在北非和中东地区,HBV-D通常会表现出低水平的传播模式,这就提示,这些地区的病毒感染人群或许有大量的迁徙,这与研究人员之前观察的结果似乎是一致的,或许是因为农业早期发展以及HBV-D的传播和遗传重组所致。

当HBV-A开始在中非传播后,其基因型就会遵循两种截然不同的途径,一条通向东方和南非地区,一条通向撒哈拉以南地区和西非地区;随后扩散到巴西、海底和印度次大陆地区,而后期的传播可能是源于奴隶贸易的结果。本文研究中,研究人员阐明了HBV-A和HBV-D两种乙肝病毒亚型在全球传播模式上的巨大差异,以及其不同层次的区域集群水平,这或许就能反映出史前和近代以来人类迁徙及其它活动对HBV病毒亚型进化的影响。

10.Nature:重大突破!揭示人体产生的蛋白viperin抑制HIV、HCV、寨卡病毒等多种病毒的作用机制
doi:10.1038/s41586-018-0238-4


抗病毒蛋白viperin是人类和其他哺乳动物体内的一种天然存在的酶。已知它对包括西尼罗河病毒、丙型肝炎病毒(HCV)、狂犬病病毒和HIV在内的许多病毒具有抗病毒作用。在一项新的研究中,来自美国阿尔伯特-爱因斯坦医学院、宾夕法尼亚州立大学和波士顿蛋白质创新研究所的研究人员鉴定出viperin的抗病毒作用机制。这种酶促进三磷酸胞苷(CTP)产生3’-脱氧-3’,4’-二脱氢-CTP(3ʹ-deoxy-3′,4ʹ-didehydro-CTP, ddhCTP)分子。ddhCTP阻止病毒复制它们的遗传物质,因而阻止它们增殖。这一发现可能允许人们开发出诱导人体产生这种分子的药物,并且这些药物可能作为广谱抗病毒疗法加以使用。相关研究结果于2018年6月20日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“A naturally occurring antiviral ribonucleotide encoded by the human genome”。
图片来自David W. Gohara, Ph.D。

论文共同作者、宾夕法尼亚州立大学的Craig Cameron教授说,“我们已知viperin通过某种酶活性具有广泛的抗病毒作用,但是其他的抗病毒剂使用不同的方法来阻止病毒。由论文通信作者Tyler Grove和Steven Almo领导的阿尔伯特-爱因斯坦医学院合作者们揭示出viperin催化一种重要的反应,从而导致ddhCTP分子产生。我们在宾夕法尼亚州立大学的团队随后证实了ddhCTP对病毒复制其遗传物质的能力的抑制作用。令人吃惊的是,这种分子的作用方式类似于开发出的用于治疗HIV和HCV等病毒的药物。随着更好地理解viperin如何阻断病毒复制,我们希望能够设计出更好的抗病毒剂。”

病毒通常会劫持宿主的遗传构成单元(building block)来复制它自身的遗传物质,并将核苷酸分子整合到新的RNA链中。这种ddhCTP分子模拟这些核苷酸构成单元,并被整合到病毒基因组中。这些“核苷酸类似物”一旦被整合到病毒的新RNA链中,就会阻止RNA聚合酶向这条RNA新链中添加更多的核苷酸,从而阻止病毒产生它的遗传物质的新拷贝。

市场上销售的大多数核苷酸类似物都是人造的,但是使用这些合成药物往往会产生并发症。鉴于核苷酸被细胞中的许多蛋白和酶所使用,因此核苷酸类似物有很多机会来干扰正常的细胞功能。然而,与当前的许多药物不同的是,ddhCTP是由人类和其他哺乳动物的细胞编码的。分子ddhCTP似乎没有任何意想不到的靶标。因此,这些研究人员猜测这种化合物在人体内的天然来源使得它肯定是无毒的。

为了验证ddhCTP的有效性,这些研究人员发现这种分子抑制登革热病毒、西尼罗河病毒和寨卡病毒中的RNA聚合酶,这些病毒都属于一组称为黄病毒的病毒。他们随后研究了这种分子是否阻止了寨卡病毒在活细胞中的复制。

论文共同作者、宾夕法尼亚州立大学生物化学与分子生物学助理教授Joyce Jose说,“这种分子抑制三种不同的寨卡病毒毒株复制。它同样有效地抑制1947年的原始寨卡病毒毒株和2016年近期爆发流行病的两种寨卡病毒毒株。这是特别令人兴奋的,这是因为已知目前没有治疗寨卡病毒的药物。这项研究突出了针对ddhCTP等天然化合物的一个新的研究途径,这些天然化合物可能用于未来的治疗。”(生物谷 Bioon.com)

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