揭示乙肝病毒和丁肝病毒如何在肝細(xì)胞中建立感染

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)普林斯頓大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新的可擴(kuò)展的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，它允許對(duì)宿主細(xì)胞如何應(yīng)對(duì)乙型肝炎病毒（HBV，又稱乙肝病毒）和丁型肝炎病毒（HDV，又稱丁肝病毒）感染進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。相關(guān)研究結(jié)果于2019年6月17日在線發(fā)表在Hepatology期刊上，論文標(biāo)題為“Analysis of host responses to hepatitis B and delta viral infections in a micro‐scalable hepatic co‐culture system”。

HBV引起的急性疾病通常可由具有完整免疫系統(tǒng)的成年人迅速清除，但是幼兒和HIV患者特別容易患上慢性HBV感染，這可能導(dǎo)致肝硬化或肝癌。 HBV感染也讓人容易感染HDV，這可能導(dǎo)致急性肝衰竭和/或加速進(jìn)展為肝硬化或肝癌。幸運(yùn)的是，HBV存在有效的疫苗，并且鑒于HDV需要HBV才能復(fù)制，因此這兩者都可以被認(rèn)為是可預(yù)防的疾病。然而，疫苗的費(fèi)用和有限的可用性讓全世界有數(shù)百萬人面臨感染風(fēng)險(xiǎn)。

更好地了解病毒HBV和HDV如何影響它們感染的細(xì)胞將有助于開發(fā)抗擊甚至治愈感染的藥物，但是這兩種病毒僅感染來自人類和黑猩猩的肝細(xì)胞（hepatocyte, 譯者注：也可譯為肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，在本文中未特地說明時(shí)，肝細(xì)胞指的是肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞）。這些細(xì)胞很難獲得，并且當(dāng)在體外的細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)時(shí)，它們經(jīng)歷一種稱為去分化（de-differentiation）的過程：在短短幾天的過程中，它們失去它們特有的特征和功能。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，它們也失去了被HBV和HDV感染的能力，從而成為研究慢性病毒感染的重大障礙。

論文通訊作者、普林斯頓大學(xué)分子生物學(xué)系副教授兼領(lǐng)導(dǎo)人Alexander Ploss說道，“自20世紀(jì)80年代中期以來，人們已經(jīng)嘗試在原代人肝細(xì)胞（PHH）中建立穩(wěn)健且重要的持續(xù)性感染，但效果有限。”

對(duì)其他組織的研究已表明特殊的細(xì)胞類型有時(shí)需要其他細(xì)胞類型的支持來維持它們的分化狀態(tài)。肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成肝臟中的大部分細(xì)胞，但是肝臟組織也含有許多其他的細(xì)胞類型，它們統(tǒng)稱為“肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞（non-parenchymal cell）”。最近，研究生Benjamin Winer與Ploss實(shí)驗(yàn)室和胡日勒公司（Hurel Corporation）的同事們已證實(shí)新鮮分離的人肝細(xì)胞能夠與肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞一起生長(zhǎng)在由膠原蛋白制成的支撐表面上。在這種他們稱為原代人肝細(xì)胞自組裝共培養(yǎng)物（self-assembling co-culture of primary human hepatocytes, SACC-PHH）的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中，肝細(xì)胞保持它們的分化狀態(tài)，并能夠支持慢性HBV感染長(zhǎng)達(dá)40天。

Ploss說道，“這種系統(tǒng)為研究宿主對(duì)肝炎病毒的反應(yīng)創(chuàng)造了前所未有的機(jī)會(huì)，特別是在持續(xù)感染的情況下。”

在這項(xiàng)新的研究中，Winer及其同事們研究了肝細(xì)胞如何應(yīng)對(duì)HBV和HDV感染。首先，他們測(cè)試了SACC-PHH是否能夠支持這兩種病毒的感染。HBV劫持肝細(xì)胞的蛋白制造機(jī)器來制造病毒蛋白，HDV利用HBV蛋白進(jìn)行自我組裝。因此，HDV僅能在與HBV同時(shí)感染（co-infection, 共感染）的肝細(xì)胞中或者在已遭受HBV慢性感染（super-infection, 重疊感染）的肝細(xì)胞中復(fù)制。這些研究人員發(fā)現(xiàn)這兩種情況都可能發(fā)生在SACC-PHH中，即使這種細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)已經(jīng)縮小到很小的384微孔培養(yǎng)板---這一進(jìn)展使得這種系統(tǒng)非常適合候選藥物的高通量篩選。因此，他們發(fā)現(xiàn)使用兩種候選抗病毒藥物恩替卡韋（entecavir）和Myrcludex B進(jìn)行預(yù)防性治療能夠降低SACC-PHH中這兩種肝炎病毒的水平。

病毒感染引起宿主細(xì)胞的許多變化，從代謝適應(yīng)到能夠識(shí)別和破壞細(xì)胞內(nèi)病毒的先天免疫防御的激活。為了探究肝細(xì)胞在遭受HBV/HDV感染時(shí)經(jīng)歷的變化，這些研究人員通過使用RNA-Seq分析技術(shù)來研究哪些基因表達(dá)。這些數(shù)據(jù)顯示受到HBV感染的肝細(xì)胞表現(xiàn)出參與氧化磷酸化和與細(xì)胞外環(huán)境相互作用的基因表達(dá)升高。相反，進(jìn)一步受到HDV感染的肝細(xì)胞具有與未受到感染的肝細(xì)胞相似的基因表達(dá)模式。

有趣的是，盡管這些肝細(xì)胞的先天免疫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是完整的并且可以通過添加聚肌胞苷酸（poly(I:C)）化學(xué)物來加以刺激，但是HBV感染并未激活這些防御。另一方面，用聚肌胞苷酸治療有助于抑制HBV生長(zhǎng)，這表明這種病毒在細(xì)胞防御的監(jiān)視下建立持續(xù)感染。

先天免疫防御如何影響HBV/HDV共感染似乎顯得更加微妙。用聚肌胞苷酸刺激先天免疫通路對(duì)HDV幾乎沒有影響。HBV/HDV共感染也未能激活所研究的大多數(shù)人類供者的肝細(xì)胞中的防御途徑，但是有些人類供者在這種共感染時(shí)顯示出先天免疫激活，這表明人的基因構(gòu)成可能影響他們抵抗感染的能力。

Ploss說，“我們相信，我們的經(jīng)過優(yōu)化的高通量SACC-PHH平臺(tái)是研究嗜肝性病原體的獨(dú)特資源，而且我們的數(shù)據(jù)將有助于推進(jìn)對(duì)HBV和HDV持續(xù)感染的了解。”