乙肝病毒,是目前全球研究熱點之一,英國約克大學系統分析交叉學科中心、英國約克大學數學系、英國利茲大學阿斯特伯裡結構分子生物學中心的研究人員,近期介紹:我們提出了一個完整細胞內HBV感染動力學模型,包括目前藥物靶向的所有分子過程,並與一些臨床研究結果一致,2020年12月23日發表在科學雜誌《Viruses》(下圖:英國約克大學)。
乙肝藥物模型,基於HBV生命週期,對比多衣殼抑制劑組合
這個模型的作用是,說明以往人們未曾想到的乙肝病毒亞病毒顆粒形成的動力學行為,這項研究結果有助於更好地瞭解乙肝病毒感染的免疫反應。同時,模型結論還可以快速比較評估不同的治療方案影響,以及其作為聯合用藥的潛在協同作用。比如,對比現有和目前正處於開發的乙肝在研新藥,多種衣殼組裝抑制劑組合的治療效果,哪一種組合更理想。
研究方向是什麼?
簡單的講,英國約克大學系統分析交叉學科中心等研究人員,研究方向是提出了一個比較不同藥物組合策略的電子平臺,而不是某種研究藥物。這個平臺是在HBV感染的細胞內模型中建立的,屬於完整的HBV感染細胞內動力學隨機模型,模型由乙肝病毒生命週期的基本步驟所組成。比如,和丙肝病毒的細胞內模型相似,在這個模型中,病毒透過牛磺膽酸鈉協同轉運多肽(NTCP)受體釋放核衣殼進入細胞的病毒進入步驟,並沒有明確包括在內。
這是因為,本研究人員認為這項研究重點是,細胞內感染動力學。研究人員使用的模型來研究病毒離子,從單個受感染細胞釋放的動力學,並提出了一個模型來測試抗病毒策略,並探索它們的協同作用。使用了離散反應網路發展這個模型,而不是連續的方程組。以下是這種新模型和以往模型對比的優點,包括部分反應以及引數選擇。
HBV的生命週期
科學雜誌《Viruses》上,介紹了模型的HBV生命迴圈過程。HBV是由牛磺膽酸鈉共轉運多肽(NTCP)受體介導的,它讓含有鬆弛環狀DNA核衣殼透過內吞作用釋放細胞中。第一步:將核衣殼連線到細胞核後,傳遞鬆弛環狀DNA。宿主DNA修復因子,將鬆弛環狀DNA轉化轉化為共價閉合環狀DNA,也就是乙肝病毒複製模板cccDNA。
第二步:在感染過程中,由cccDNA產生的X蛋白促進cccDNA的去沉默並阻止其沉默。第三步:以cccDNA為模板,RNA聚合酶II(RNA Pol II)合成病毒RNA,包括pgRNA、LS、S、PreC和xmrna。pgRNA編碼核心(C)和聚合酶(P)蛋白;xmrna編碼X蛋白;LS mRNA編碼L表面蛋白;S mRNA編碼M和S表面蛋白;PreC mRNA編碼前核心(PreC)蛋白。
第四步:核糖體(Rib)翻譯這些mRNA導致病毒蛋白質的合成。第五步:pgRNA和P形成1:1的核糖核蛋白(RNP)複合物,具有組裝能力。第六步:使用C蛋白包埋RNP複合物以形成含核蛋白的核衣殼前列腺素RNA:P(pgNC),也稱為未成熟核衣殼。再將C蛋白組裝成空的核衣殼(emNC)。第七步:pgNC內P對pgRNA的反轉錄,使pgNC轉化為一個含有核衣殼的rcDNA(rcNC),也被稱為成熟核衣殼。
第八步:從成熟的核衣殼中回收rcDNA形成更多的cccdna。在一層包含病毒的膜和一層完整的病毒外膜和一層完整的病毒分泌層。第九步:把未成熟的核衣殼包裹起來,產生含有RNA的顆粒。隨後是包被空核衣殼並分泌空病毒粒子。L、M和S蛋白透過常規管狀出芽進入晚期內體並退出細胞形成空絲和絲狀亞病毒顆粒(SVPs)。S蛋白質組裝成八面體球體(球形SVP)並離開細胞。
研究HBV生命週期,對開發慢性乙肝新藥有哪些作用?
可以更好地理解HBV細胞內的生命週期,透過開發基於實驗的數學模型,有助於快速、廉價地評估抗病毒藥物方案。因為目前全球針對乙肝病毒生命週期多方向,且具有潛在意想不到的協同效應(觀點來自:Viruses)。本研究人員包括Farzad Fatehi 、Richard J.Bingham等介紹,雖然細胞內HBV動力學的某些方面以前已經建模,但我們的模型是第一個考慮到描述不同型別抗病毒方案,靶向所有過程的反應模型。
包括感染性和非感染性顆粒的組裝細節,以及核衣殼的機制裝配。尤其是在該模型包括亞病毒顆粒(SVPs)形成,其數量遠超過傳染性病毒粒子。所以,它可以捕捉到感染開始時,典型的低分子物種濃度下顆粒形成的動力學。