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乙肝病毒持續存在,其中部分原因是HBV緊湊、穩定的微小染色體,即共價閉合環狀DNA(cccDNA)駐留在肝細胞的細胞核內。目前,主要開發的治療藥物是針對下游複製產物的,然而,真正HBV所未滿足領域應該還是必須針對cccDNA。

乙肝基於微小染色體,HBx廣泛應用,其啟動子或是重要靶點

對廣大藥物研究工作者而言,在如此小而緊湊的基因組上尋找目標是有較高難度的。而對於乙肝病毒而言,為了保持複製能力,它需要在關鍵區域比如啟動子區域保持核苷酸的保真度,進而才能夠保證它繼續利用必要的宿主蛋白。以往一些藥物研究者曾經從臨床樣本中,擴增出覆蓋HBV所有基因型(A-H)的序列庫,並將其命名為HBVdb (HBV database),這個序列庫代表著大量具有複製能力的病毒集合。

隨後再利用生物資訊學工具,分析了HBVdb中的HBV序列,目的是全面評估HBV核心核X啟動子區域在近7000條HBV序列中的高度保守核苷酸核變異頻率。值得注意的是,研究人員在這些啟動子區域的特定片段中有高度的核苷酸保守性,突出了它們的潛在宿主蛋白-病毒相互作用,以及病毒生存能力中的重要性。這些發現對於HBV領域也非常有用,因為這可能對設計針對這些區域的抗病毒藥物有意義。

目前,全球還無法徹底治癒HBV,雖然現有的核苷(酸)類似物治療可以抑制病毒複製,但一旦停止治療,病毒往往會復發。這主要原因是病毒的微染色體或共價閉合環狀DNA(cccDNA)的持續存在有關。以上的一些藥物設計思路,正是基於針對這種緊湊的微染色體尋找新靶點,全球研究人員開始著眼考慮靶向相關的宿主蛋白。

當然,這種方法也有相當困難需要解決,如可能會發生的脫靶影響。還有一些方法是分析新的治療靶點的相互作用,也就是宿主蛋白所能夠識別的病毒區域。乙肝病毒的穩定基因組cccDNA是由C、S、P和X四個基因組所組成。這些基因被排列成四個重疊的閱讀框,轉錄本由四個不同的啟動子區- c、X、PreS1和PreS2控制,再次與前一個基因的一個片段重疊。

所以,HBV是最小的基因組之一,僅包含3.2 kb。在慢性感染過程中,每天可產生多達1012個病毒粒子,和極易錯位的HBV聚合酶結合,每天可產生多達1010-1011個點突變,產生無數不同適應度的病毒。隨著時間推移,適應性降低的病毒會被淘汰,留下最穩定、最具有複製能力的病毒從感染中恢復。全球科研人員發現,乙肝病毒複製的關鍵是每個開放閱讀框(核心,preS1, preS2和X)的啟動子區域和增強子I和II,它們與宿主蛋白相互作用,這才使轉錄、翻譯和隨後的病毒傳播成為可能。

這些都是早期藥物設計方向,基於它們的關鍵切入點,啟動子區域必須在這種相互作用中保持必要的核苷酸保守程度。X啟動子區啟動了X基因的轉錄,產生了含有154個氨基酸的HBx蛋白。HBx,它已經被證明能增強乙肝病毒複製,並促進其整合到宿主DNA中。此外,它還有操縱許多細胞內過程的能力,包括DNA修復機制,DNA甲基化以及隨後的下游細胞增殖、迴圈和凋亡,干擾關鍵細胞訊號通路,並誘導腫瘤轉移等。

因此,基於HBx在乙肝病毒複製和乙肝病毒誘導的肝細胞癌中的廣泛作用,其啟動子就有可能是HBV藥物開發設計領域的重要靶點。

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