全世界约2.57亿人正遭受着乙型肝炎病*(HepatitisBvirus,HBV)感染的困扰,其中大约1/3的感染者在中国。据年统计数据显示,我国在新发感染人数小幅度下降的情况下,乙型肝炎患者依旧在万以上。HBV感染的防控仍是我国面临的一个重大公共卫生问题。HBV属于嗜肝DNA病*,主要感染人的肝细胞,其慢性感染可导致慢性乙型病*性肝炎(简称慢性乙肝),并可显著提高肝纤维化、肝硬化甚至肝癌的发病率(图1)。然而,目前并没有药物可以有效清除感染病*,只能通过提前注射疫苗来防止感染。
图1三步曲:肝炎、肝硬化、肝癌
HBV慢性感染难以治愈的原因主要有两方面:
1、HBV感染产生的共价闭合环状DNA(covalentlyclosedcircularDNA,cccDNA)难以清除,持续存在。
2、HBVDNA可部分整合到人的基因组,稳定存在。
乙肝病*基因组整合的研究进展
HBV线性双链DNA(double-strandedlinearDNA,dslDNA)是HBVDNA整合的主要分子。dslDNA主要由HBV正义链(+)-DNA的异常原位起始延伸产生(图2)。
图2HBVdslDNA的合成过程
dslDNA在底物整合进细胞的基因组之前,可能需要经过以下加工过程(图3):
1.去除(-)-DNA5’端共价结合的HBV聚合酶蛋白(Pol)
2.去除(+)-DNA5’端的Cap结构
3.补齐(+)-DNA
细胞基因组双链断裂的位置被认为是HBVDNA整合插入的主要位点,非同源末端连接(nonhomologousendjoining,NHEJ)和微同源介导的末端连接(microhomology-mediatedendjoining,MMEJ)被认为参与了HBVDNA整合插入的过程(图3)。
图3HBVdslDNA整合机制示意图
HBVDNA整合的相关研究模型
HBVDNA整合的现象在年首次被报道,当时采用的检测方法为Southernblot杂交。在之后40年的研究进程中,检测方法不断发展,主要有以下几种:
1.Southernblot杂交
2.原位杂交
(InSituHybridization)
3.克隆构建及测序
(CloningandNucleotideSequencing)
4.聚合酶链式反应
(PolymeraseChainReaction,PCR)
5.高通量测序技术
(High-ThroughputSequencingTechnology)
HBVDNA整合的相关研究模型
目前我们对HBVDNA整合的认知主要来源于两方面研究:HBV感染患者肝组织样品;其他嗜肝DNA病*的非灵长类动物模型,如土拨鼠肝炎病*感染土拨鼠的动物模型,鸭HBV感染鸭的动物模型。但随着HBV受体人牛磺胆酸酸钠共转移多肽(humansodiumtaurocholatecotransportingpolypeptide,hNTCP)被发现,一系列可支持HBV感染的细胞及动物模型被建立,这些新型的模型势必对HBVDNA整合的研究带来极大的便利和促进。
目前支持HBV感染的模型主要有以下几种:
细胞模型:
1.人原代肝细胞(PrimaryHumanHepatocytes,PHH)
2.人肝干细胞系HepaRG及其hNTCP稳转细胞系(HepaRG-hNTCP)
3.hNTCP稳转人肝癌细胞系,如HepG2-hNTCP和Huh7-hNTCP细胞系
4.干细胞分化的肝细胞
动物模型:
1.黑猩猩
2.表达hNTCP的猕猴
3.树鼩
4.人肝嵌合小鼠
HBVDNA整合在肝细胞癌中的作用
慢性HBV感染被认为是肝细胞癌(HepatocellularCarcinoma,HCC)发生的一个重要风险因素。有研究指出乙肝患者发生肝癌的几率比未感染者高10-倍,而HBVDNA整合在此过程中发挥着重要作用。与癌旁组织相比,HBVDNA的整合频率在肝癌细胞中更高(86.4%vs30.7%)。HBVDNA整合在HCC的发生发展中所起作用的分子机制主要有以下几个方面:
1.插入突变,导致HCC相关基因的异常表达
2.破坏染色体的稳定性
3.HBVDNA部分整合导致截短或与宿主蛋白融合的病*蛋白产生,导致细胞生理特性的改变及相关的病变,如全长或截短的HBsAg及HBx。
目前HBV治疗的目标是获得“功能性治愈”,即停止用药后,血清中持续检测不到HBVDNA;HBsAg的消失,伴随或不伴随HBsAg抗体的产生;正常的肝功能及组织形态。整合到细胞基因组中的HBVDNA可作为HBsAg产生的稳定模板,从而阻碍“功能性治愈”的实现。针对整合HBVDNA所转录出的转录本设计的siRNA相关药物,可能会对降低患者体内的HBsAg水平起到积极的作用。
总结与展望
在乙肝病*被发现的55年里,科研人员对HBVDNA整合的研究取得了一定进展,但仍有一些问题亟待解决,如HBVDNA整合的具体分子机制,在HCC发生发展中的具体作用及机制等。新型HBV感染模型的建立将会对HBVDNA整合的研究带来极大的便利和促进。HBVDNA整合应作为一种临床检测指标,用来综合全面地评估HBV患者的疾病发生发展风险。为降低HBVDNA整合对HBV患者疾病的影响,需要重视针对HBVDNA整合的治疗手段及药物研发。同时降低患者肝细胞中cccDNA含量及削弱整合HBVDNA所带来的影响,将会更加有利于HBV“功能性治愈”的实现。
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