北生所李文辉研究组再下一城，为乙肝治疗带来新希望

率我真 2018-03-10

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近日，乙肝病毒受体发现者、北京生命科学研究所李文辉研究员率领研究团队在乙肝病毒的cccDNA合成的分子机制方面有了重大发现，相关研究成果于10月26日在线发表在国际顶级期刊《PLoS Pathogens》上，该研究发现为乙肝治疗带来了新的方向。

乙型肝炎病毒 (HBV) 属嗜肝DNA 病毒科 (hepadnaviridae)，基因组长约3.2kb，为环状部分双链DNA（rcDNA）。根据目前所知，HBV就只对人和猩猩有易感性，引发乙型病毒性肝炎疾病。尽管有了安全有效的HBV疫苗，但是全球还有近2.4亿感染病毒，在我国约有9300万人携带乙肝病毒，其中有30%-40%的携带者进展为终末期肝病和肝癌。乙肝的治疗最有效的就是进行抗病毒治疗，但难于完全清除肝细胞核内的病毒共价闭合环状DNA (cccDNA)，难以根治。对于乙肝患者来说，身体上的伤害远不及社会上不同程度的歧视，心灵不可避免地蒙上了悲凉的色彩。因此，一种高效的特异性的HBV治疗药物是所有乙肝患者的迫切需求。

自上世纪60年代发现HBV开始，有一个问题一直悬而未决，那就是HBV进入细胞需要的受体是什么？全世界的HBV研究人员孜孜研究了近半个世纪而未解决的问题，在2012年由北生所李文辉研究员领导的科研团队完成了。2007年，在美国哈佛大学医学院从事HIV和冠状病毒研究的李文辉博士回到国内，在北京生命科学研究所出任研究员，选择的研究课题就是寻找HBV的细胞受体––––一个被认为是不可能完成的工作。一个新实验室顶住近五年没有任何论文产出的巨大压力下（在别的地方估计直接实验室关门了…），辛苦的付出终于得到了回报，研究发现钠离子-牛磺胆酸共转运多肽（NTCP）是HBV的功能性受体，体外肝细胞系表达NTCP后就能够被HBV感染，摆脱了HBV研究对原代肝细胞的依赖，其成果发表在eLife杂志上，享誉世界。NTCP受体的发现，帮助人们深入理解乙肝感染过程，并为乙肝治疗提供了一个非常有前景的药物靶标。近日，李文辉研究团队在HBV研究领域再创辉煌，揭示了细胞DNA聚合酶k（POLK）对cccDNA从头合成的重要性，相关研究成果发表在微生物研究国际顶级期刊《PLoS Pathogens》上，为肝病治疗带来了新的希望。

HBV的rcDNA双链长短不一，长链（L）完整，为负链，短链（S）为正链，不完整，长度随机可变。HBV经NTCP受体进入肝细胞后，HBV rcDNA进入细胞核，短链会进行扩增延长，“填充缺口”形成cccDNA (cccDNA从头合成过程)，后者作为模板指导病毒mRNA和pgRNA合成，pgRNA在胞质中与病毒DNA聚合酶结合，并被衣壳蛋白包装形成核衣壳，pgRNA逆转录合成rcDNA，新合成的rcDNA可进入细胞核再次生成cccDNA (cccDNA复制过程)。因此cccDNA的形成和扩增是HBV建立持续慢性感染的基础。因为cccDNA的形成涉及DNA链的延伸，人们推测细胞内参与DNA修复的某些酶催化了cccDNA的合成，但是相关研究所获甚微。

在本研究中，李文辉研究团队把目光投向了细胞的DNA聚合酶。研究人员首先检测了稳定表达NTCP的肝细胞系HepG2 (HepG2-NTCP)体外感染HBV系统，发现HepG2-NTCP完全支持HBV的感染、cccDNA形成、基因表达和新病毒的组装释放，符合作为研究cccDNA形成的HBV感染系统需求。病毒DNA聚合酶对cccDNA复制过程非常重要，但在cccDNA从头合成过程中作用并不明确。为了回答该问题，研究人员构建了突变病毒HBV-ΔHBc，该病毒无法产生衣壳蛋白故而无法进行病毒DNA的复制。在添加病毒DNA聚合酶抑制剂下，通过突变病毒与正常病毒感染HepG2-NTCP后合成的cccDNA对比，证明病毒DNA聚合酶并不参与cccDNA从头合成过程，说明了细胞DNA聚合酶参与的可能。

在哺乳细胞中共有15种DNA聚合酶，究竟是哪种酶参与了cccDNA从头合成过程呢？研究人员利用siRNA进行功能筛选，发现了三种细胞DNA聚合酶POLK, POLL和POLH是病毒cccDNA从头合成所必须的，其中POLK最为重要。后续的CRISPR敲除和外源回复表达实验都进一步验证了实验结果。