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乙肝为何难以根治?

 找药宝典 2023-05-10 发布于上海

慢性HBV感染是慢性肝炎的主要原因之一,可能导致肝硬化和失代偿性肝病,并且具有极强的致癌能力。HBV感染的病程和结局取决于病毒与宿主间的相互作用,最终产生慢性肝炎并可能产生肿瘤。目前学界对于HBV感染的几种机制已有一定认识,通过这几种机制HBV将能够摆脱宿主的防御,整合其DNA,并诱导宿主的病变。了解HBV与宿主相互作用就能解释目前疗法无法根除HBV感染的原因。

01

从感染到病毒持续存在

宿主细胞中的HBV复制

HBV进入细胞是由乙型肝炎表面抗原(HBsAg)和肝细胞表面存在的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPG)之间的低特异性结合介导的。

这种低亲和力结合为HBV与HBV的功能性受体牛磺胆酸钠共转运多肽(NTCP)之间的高亲和力相互作用创造了条件。NTCP是一种主要位于肝细胞基底外侧膜上的胆汁盐转运蛋白。相同的共转运蛋白在与D型肝炎病毒(HDV)的相互作用中也发挥着主要作用。之后病毒粒子的内吞作用,病毒粒子进入肝细胞。病毒基因组以松弛环状DNA(rcDNA)的形式存在,但一旦从核衣壳中释放,它就会被一些宿主DNA修复系统转化为共价闭合环状DNA(cccDNA),包括酪氨酰DNA磷酸二酯酶2(TDP2)和聚合酶κ(Pol-K)。

剪接体相关因子1(SART1)最近被鉴定为能够抑制HBV cccDNA转录的宿主因子,也是潜在的治疗靶点。cccDNA充当信使RNA(mRNA)和前基因组RNA(pgRNA)转录的模板。逆转录的结果是产生rcDNA或双链线性DNA(dlsDNA)。此时,同时含有rcDNA和dslDNA的核衣壳可以被包裹,并且可以作为感染性病毒粒子从肝细胞中释放,或者返回细胞核以扩增cccDNA。乙型肝炎核心相关抗原(HBcrAg)与肝内cccDNA库密切相关。cccDNA在肝细胞核中的稳定性是HBV持续存在的关键决定因素。

病毒基因组整合

HBV DNA在宿主基因组中的整合是病毒持久性、肝损伤和致癌发病机制的核心步骤。从感染的第一天开始,基因整合发生在疾病的所有阶段。

病毒基因组整合到宿主基因组中的作用尚未完全阐明。如果cccDNA作为病毒复制模板,一些重排会使HBV的整合形式无法发挥复制功能。HBV DNA整合到宿主细胞基因组中可能在肝损伤的发病机制中发挥作用,尤其是在病毒持久性和致癌机制中。HBV整合是慢性感染期间HBsAg表达的重要来源。事实上,HBsAg似乎不仅通过cccDNA表达,而且通过整合到宿主基因组中的HBV DNA表达,这是乙型肝炎e抗原(HBeAg)阴性感染的主要来源。由于高水平的循环HBsAg与病毒特异性耐受和HBV整合相关,这种HBsAg来源可能代表一种在宿主免疫监测存在的情况下保持慢性的病毒策略。高水平的HBsAg分泌一方面可能具有免疫抑制作用,另一方面,作为抗体反应的诱饵,使病毒完全逃脱免疫控制。

由于整合过程发生在病毒感染的早期,核苷类似物对逆转录的抑制似乎不会影响病毒整合到宿主细胞基因组中。目前,Myrculdex-B(一种NTCP抑制剂)是唯一一种证明DNA整合显著减少、阻碍病毒粒子进入肝细胞的药物。

乙型肝炎病毒和宿主免疫系统

病毒和免疫系统之间的相互作用在急性感染后病毒清除和肝损伤的发展中起着至关重要的作用。大多数感染的结果在很大程度上取决于HBV特异性适应性免疫细胞反应的有效性。

超过95%的成年感染HBV的免疫活性受试者会发展为自我限制性感染。急性期过后,免疫系统会有效地消灭病毒。相反,大多数在婴儿期或儿童早期获得的感染成为慢性病。这些过程中,适应性免疫反应比先天免疫反应更为活跃。HBV特异性CD8+T细胞是感染病例中病毒清除的主要效应物,通过杀死受感染的肝细胞和产生抗病毒细胞因子消灭感染。HBV特异性CD4+T细胞通过诱导和促进CD8+T细胞和抗体反应的持久性发挥作用。病毒的持续存在和慢性肝损伤的发展将反映这些适应性免疫反应的失调。此外,整合到宿主基因组中的病毒基因组对HBsAg的表达可能会引发功能失调的T细胞反应,并促进免疫介导的肝损伤。

“耐受”机制解释了HBV和适应性免疫系统以及病毒引起慢性疾病的能力之间的关系。在肝脏中,抗原呈递如果适度,可以决定T细胞的失活,以及免疫细胞的耐受性和凋亡。因此,抗原的肝内呈递本身会触发负调控信号,从而阻止幼稚CD8+T细胞的功能分化。这些机制满足了对无抗原物质保持免疫沉默的需要。清除HBV需要强大的CD8+T细胞反应。病毒遗传变异和I型IFN信号通过调节初始抗原表达水平来决定HBV特异性CD8+T细胞反应的大小。因此,对I型IFN信号诱导的HBV特异性CD8+T细胞反应的过度抑制可能有利于持续感染。

一些病毒成分被认为在促进免疫系统对HBV的耐受性方面发挥作用。HBeAg可以作为一种免疫调节蛋白,在感染的持续性中发挥核心作用,从而有利于HBV的慢性化。HBeAg似乎会影响肝巨噬细胞并减弱HBV特异性CD8+T反应。同样,HBsAg也有利于免疫耐受机制。循环HBsAg水平升高已被证明会对HBV特异性B细胞和T细胞的反应产生负面影响。除了病毒抗原所起的作用外,涉及APOBEC3的HBV突变存在会影响对感染的免疫反应。在慢性HBV感染期间,宿主APOBEC3酶可以决定与过表达的抗病毒因子相关的这些突变的增加和减少。

尽管先天免疫系统没有发挥主要作用,但它通过干扰素-λ(IFN-λ)、NK和自然杀伤T细胞(NKT)也有助于防御HBV。

由此可见,慢性乙型肝炎可以被认为是一种从未实现病毒清除的疾病。而CD8+T细胞不能消除感染,但通过耐受机制并攻击肝细胞,试图消除支持长期免疫病理反应的HBV。持续识别来源于cccDNA的HBsAg或被整合的宿主基因组,这是介导CD8+T细胞诱导的慢性肝损伤的机制。因此,HBV能够与免疫系统相互作用,从而降低其效率,从而转为慢性。CD8+T细胞诱导的肝脏坏死性炎症和随后的肝细胞再生是慢性HBV感染期间肝硬化和HCC发展的原因。

02

HBV在肿瘤发生中的相互作用

HBV持续抗原刺激后,CD8+T细胞诱导的持续坏死性炎症和肝脏再生的机制对于确定随机遗传损伤和异常修复功能至关重要,这会导致肝硬化和HCC。与非肝硬化患者相比,HBV相关的肝硬化患者患HCC的风险增加了31倍。损伤辅助因子、合并症或基因多态性可加速肝纤维化的进展和肿瘤的发展。这些致癌机制将HBV感染与慢性肝损伤的其他病因联系起来。

除了这些与慢性肝损伤发展相关的致癌途径外,病毒整合到宿主基因组中诱导的致癌原基因表达的改变也被认为直接有利于致癌。此外,染色体畸变和表观遗传学变化,以及随之而来的细胞信号通路失调,完善了HBV相关HCC发展的机制。

通过调节其基因表达,HBV基因组整合是HBV诱导的肝癌发生的关键步骤。病毒在肿瘤组织中的基因组整合频率明显高于非肿瘤组织。高达75-90%的HBV相关HCC显示HBV DNA整合。尽管它在促进致癌作用中的作用已经确立,但整合与致癌相关的机制尚不清楚。总体而言,可以假设病毒基因组整合的促癌能力是由于原癌基因的过度表达、整合突变病毒蛋白的表达和整合DNA的染色体不稳定性。

可能参与基因组整合过程的复发靶向基因(RTG)数量众多。通过分析肝癌发生的HBV整合的特征,基因组整合更频繁地发生在三个特定基因的水平上:端粒酶逆转录酶(TERT)、细胞周期蛋白E1(CCNE1)和KMT2B。到目前为止,TERT基因是病毒整合和致癌机制中最重要的因素。在HBV相关的HCC中,TERT被确定为HBV整合最常见的位点。插入突变在其启动水平上发展得更频繁,导致端粒酶过度表达,从而保护端粒长度,抑制细胞衰老,促进肿瘤细胞生长。TERT启动子处的HBV整合与更具侵袭性的肿瘤行为有关。ETS转录因子4(ELF4)能够激活端粒酶并调节HBV基因转录。由于能够抑制肿瘤细胞中TERT的激活,ELF4的敲低可能代表了TERT启动子整合在HCC中的一个新的治疗靶点。

总体来说,基因突变或表观遗传学变化可以改变基因表达,促进肿瘤的发生、进展和转移。HBV感染后继发的表观遗传改变实际上能够直接影响转录、翻译和基因表达过程,影响肝细胞的基因组稳定性,并有利于癌相关基因的表达。

03

治疗

核苷(酸)类似物

除了效果差和众多副作用的的干扰素(IFN)之外,目前核苷(酸)类似物(NUCs)能够有效抑制病毒复制,以极低的耐药率限制HBV聚合酶的活性,被认为是有效的治疗方法。然而,它们很少能够促进完全恢复。由于病毒和宿主之间早期建立的复杂相互作用使得很难产生能够绝对根除HBV的治疗方法。因此,HBV感染的最终治愈应提供破坏cccDNA和整合的病毒基因组。

NTCP抑制剂

许多研究都集中在与NTCP受体的相互作用上,以防止病毒进入细胞。在这方面,最有希望的分子似乎是myrcludex-B,一种目前用于治疗HBV/HDV合并感染的NTCP抑制剂。在早期IIa期研究中,myrcludex-B与PegIFNα-2a联合使用可显著降低HBV DNA、HDV RNA和ALT的水平。不幸的是,其对减少HBsAg的作用似乎非常有限。

HBsAg单克隆抗体

抗HBsAg单克隆抗体正在评估中。在HBV转基因小鼠中,单剂量给予新型单克隆抗体E6F6似乎能够抑制HBsAg和HBV DNA水平数周。然而,由于CD8+T细胞在诱导病毒清除中起着至关重要的作用,并且数据表明HBsAg清除并不能决定有效T细胞应答的恢复,也不利于感染后的明确恢复。

免疫调节剂

因此,宿主免疫系统的调节应该是病毒根除策略的重要目标。虽然第一批研究可以追溯到1990年代,但目前还没有治疗方法得到验证,许多看起来很有希望的领域都令人失望。已经使用IL-2、IL-12、胸腺苷-α-1、单独使用左旋咪唑或与IFN-α联合使用进行了开创性研究。所有这些都显示出降低HBV DNA和改善肝溶细胞活性的一些能力,但未能显示出长期疗效。

根据病毒抗原在感染过程中的作用,人们一直试图证明基于病毒抗原的治疗性疫苗的有用性。使用基于HBsAg的疫苗或抗HBs复合物已被证明不令人满意。同样,疫苗联合抗病毒治疗也没有显示出优于单独抗病毒治疗的优越性。最后,含有HBsAg和HBcAg的治疗疫苗(NASVAC)已证明其安全性和有效性,与Peg-IFN相比,HBeAg血清转换率、HBV DNA阴性和ALT正常化率显著更高。在治疗结束后的2年和3年随访中,确认了HBV DNA还原和ALT正常化的长期疗效。没有描述对血清转换率的影响。

在免疫调节领域,另一个研究方向涉及使用单克隆抗体抑制PD-1 / PD-L1途径。CD8+T细胞未分化为效应细胞可以通过PD-1的活化和配体PD-L1的结合来确定。在动物模型中,与单独使用ETV治疗相比,联合恩替卡韦(ETV)的抗PD-L1治疗显示HBV DNA和HBsAg水平降低幅度更大,但疗效仅限于少数动物。一项Ib期研究获得了关于抑制该通路的初步临床数据,该研究测试了纳武利尤单抗与HBV治疗性疫苗联合或不联合使用HBV治疗性肝炎在病毒抑制的HBeAg阴性慢性HBV肝炎患者中的安全性和有效性。纳武利尤单抗的检查点阻断耐受性良好,导致大多数患者的HBsAg下降,1例患者HBsAg持续丢失。此外其他增强T细胞反应的尝试效果仍然很差。

在免疫系统调节以促进病毒清除的情况下,另一个有前途的领域以先天免疫的刺激为代表。TLR负责启动细胞内信号通路以诱导IFN和其他细胞因子的产生,被认为是抗病毒免疫的第一线。TLR刺激可抑制HBV复制。然而,HBV已经发展出对抗TLR应答的策略,包括抑制TLR表达和抑制受体后信号通路。由于HBV的抗病毒治疗能够恢复先天免疫的正常抗病毒功能,因此在病毒抑制的患者中激活TLR可能有利于病毒清除。一项II期随机安慰剂对照研究显示,给予一种TLR-7口服激动剂联合口服抗病毒治疗,其HBsAg下降幅度未显著高于安慰剂。

干扰素基因刺激因子(STING)是DNA介导的先天免疫激活的调节因子。它们在免疫激活中起着核心作用,代表了HBV感染期间的潜在治疗靶点。在小鼠模型中表明,巨噬细胞中激动剂诱导的STING信号激活似乎能够通过表观遗传抑制cccDNA来抑制HBV复制,并通过抑制巨噬细胞炎症小体活化来减轻肝损伤的严重程度。这些数据需要在专门的临床试验中得到证实。

最具挑战性的领域是阻断cccDNA形成:阻断这一途径可能意味着根除HBV。目前,没有能够消除cccDNA的药物可用或处于研究的晚期阶段。

基因编辑技术

基因编辑技术是HBV研究中最具未来感的领域。可编程DNA核酸酶允许操纵人类基因组。ZFN、TALEN 和CRISPR/Cas9系统是能够结合和切割特定DNA序列。其中最有前途的工具之一是CRISPR/Cas9系统。这是一种高效基因敲除的平台,可能能够选择性地靶向和切割HBV基因组中的保守区域,从而对病毒基因表达和复制进行强有力的抑制。已经初步证明了该系统如何能够确定cccDNA,HbsAg分泌和病毒血症水平的急剧降低。然而,由于DSBs具有诱导双链断裂的能力,因此怀疑宿主基因组中引起有害突变的可能性不可忽视。事实上,DSB通常通过非同源末端连接(NHEJ)途径修复,经常导致核苷酸插入或缺失、基因ORF破坏以及潜在的致癌染色体重排。在这方面,最近开发了新的CRISPR/Cas9介导的“碱基编辑器”。这些系统可以使整合的HBV DNA和cccDNA失活,从而将无义突变引入HBV基因组的特定位点。此外,纳米平台的实施使人们能够降低其免疫原性并优化效率,从而减少脱靶DNA损伤。该系统正在准备进行体内研究。


声明:本资料中涉及的信息仅供参考,请遵从医生或其他医疗卫生专业人士的意见或指导。


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