华山感染

成果速递 | 华山感染科自主研发乙肝病毒研究利器,为治愈提供新视角

我国目前仍有逾9000万慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染患者,现有治疗下功能性治愈仍然存在诸多挑战。华山感染科团队在大型真实世界队列和随机对照临床研究中,明确了即便采用序贯联合等优化策略和优势人群选择,核苷与干扰素等现有抗病毒治疗实现功能性治愈的概率仍然有限,即使在严格筛选患者后,核苷停药仍会有一定的病毒复发概率。团队在前期工作中,HBV核酸原位杂交检测(RNAscope)和免疫组化验证,观察到在长期NA抗病毒治疗,或IFN足疗程治疗后,数量显著减少但持续存在HBV RNA阳性细胞,这些细胞即为狡诈的乙肝病毒慢性感染后藏匿在肝脏内的“储存库”,是功能性治愈难以实现和停药后复发的主要原因,其难以被药物或免疫彻底清除的机制待进一步明确。

近日,复旦大学附属华山医院感染科张文宏教授、仇超教授团队联合多家单位,在肝病领域国际权威期刊 Hepatology 上发表了一项题为"Host-viral interaction of HBV infection revealed by single-cell transcriptome jointly profiling the viral replication state"重磅研究。

团队自主研发了一项名为 B-BEST 的基于单细胞测序的新技术,突破了传统技术瓶颈,首次在单细胞水平上“看清”了乙肝病毒在肝细胞内的真实状态,为乙肝功能性治愈提供了全新的视角。

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团队自主研发的B-BEST是什么?

对乙肝病毒从“大海捞针”到“精确抓捕”

随着乙肝相关病毒学和免疫学研究的不断深入,医学研究者们已经取得了很多进展与突破,但在进一步探究病毒在肝脏内状态时,仍然面临着诸多技术瓶颈。

传统检测主要靠抽血或分析肝组织,只能看病毒mRNA或蛋白(如HBsAg、HBcAg),而且一次只能测一两个指标,信息很粗糙,残留“顽固”细胞的比例很少。所以无法明确病毒具体感染了哪些肝细胞、病毒这些“顽固”细胞里是活跃复制还是静静储存,也不知道这些细胞怎样影响肝脏炎症病理损伤。这些问题一直困扰着科学家。

随着单细胞测序发展,我们有望更精细地研究病毒和宿主的关系。然而,传统单细胞测序方法中更适用于检测人的信息,难以有效捕获低拷贝的HBV序列,导致感染病毒的细胞检出率低。打个比方,来源于人的细胞的核酸序列像海水一样多,想抓到里面的病毒核酸,无异于大海捞针。

我们研发的 B-BEST 技术,在常规“钓竿”上加了5个专门抓捕病毒的“自动鱼钩”,能高效捕捉到乙肝病毒的多个关键区域(S、X、pgRNA、rcDNA、cccDNA)。相比传统方法,对病毒序列的检测效率提高了100倍以上,解决了低丰度病毒核酸难以捕获的难题;结合高通量单细胞技术,可以一次性捕获并同时分析数万个细胞,突破了关键技术瓶颈。

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简而言之,有了B-BEST 技术,我们可以找到肝脏里携带病毒的细胞,并且进一步研究病毒在干嘛、怎么逃避药物抑制和免疫清除。

重要发现一:

病毒对肝细胞的“挑肥拣瘦”

通过建立的B-BEST技术进一步研究发现,HBV并非随机感染肝细胞,而是偏好特定的细胞亚群。病毒更喜欢藏在两类肝细胞里:一类是代谢与合成活跃的肝细胞,另一类是线粒体功能强的肝细胞。

这些细胞中,病毒感染率高达73.5%和42.4%,每个细胞中病毒含量也远高于其他细胞,揭示了病毒复制对宿主代谢机制的依赖。

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这意味着:病毒不是随便找地方待,而是“挑肥拣瘦”的。这为进一步深入理解病毒感染肝细胞后持续存在的机制作上了铺垫,也为未来回答为什么有些人更容易发展为慢性肝炎、为什么有的人抗病毒疗效不好,提供了更多的思路。

重要发现二:

善于免疫逃逸的狡猾病毒和微弱呼救的肝细胞

研究还发现,在未治疗的慢性乙肝患者中,HBV阳性的肝细胞确实会激活一些抗病毒基因(如干扰素刺激基因IFITM3、LY6E),但只有不到15%的细胞有这种反应,且非常微弱。而干扰素治疗后干扰素刺激基因能在肝细胞中强烈而广泛地被诱导,说明肝细胞本身具备强大的响应能力,但在自然感染状态下,这种能力被HBV有效地抑制或规避了,大部分感染细胞处于隐身状态,逃逸了免疫系统的监视。

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简而言之,肝细胞被病毒感染后是可以呼叫免疫系统来帮忙清除的,但是狡猾的病毒让大多数肝细胞闭嘴了,小部分肝细胞在呼救,但是总体上看呼救声单薄微弱。这也解释了为什么乙肝病毒能长期“潜伏”在肝脏里,不能被免疫系统彻底清除,也为外源性免疫调节治疗提供了更多的支持依据。

重要发现三:

抗病毒治疗下,病毒的清除与残留

团队利用人源化肝脏小鼠模型,还对比了ETV与Peg-IFN治疗后的残留HBV阳性肝细胞特征,发现了以下重要信息:

治疗后,HBV阳性率从35.9%降至4.2%(恩替卡韦)和0.4%(长效干扰素)。其中,恩替卡韦的病毒清除主要发生在增殖肝细胞中,而干扰素则广泛作用于所有细胞亚群,干扰素响应越强,病毒清除越明显。

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抗病毒治疗后顽固的HBV阳性细胞有哪些特征,也许是未来攻克乙肝的重要钥匙。

总结

这项研究不仅针对乙肝病毒研发了突破瓶颈的新技术,还绘制了HBV感染的单细胞全景图谱,有深远的临床指导意义。随着对HBV感染机制研究的逐步深入,精准检测工具的重要性日益凸显。团队自主研发的B-BEST技术通过巧妙的设计,突破传统技术效率、精确度和灵敏度等方面的限制,将“大海捞针”变成“精准捕获”,在免疫细胞和旁观者肝细胞的平均信号的掩盖中,精准识别HBV感染肝细胞中发生的细微变化,将成为病毒学研究领域的利器。研究从单细胞水平精准呈现了HBV对宿主细胞的选择性、HBV复制对宿主代谢机制的依赖、HBV感染后肝细胞的响应和清除作用、HBV的免疫逃逸等方面,描述了HBV感染过程中的宿主-病毒交互作用,为乙肝病毒持续感染和功能性治愈的机制提供了新的视角与思路。未来,随着多组学技术和临床抗病毒治疗新药的迭代,B-BEST将持续助力科研人员为终结乙肝威胁提供更精准的科学支撑和突破路径。

复旦大学附属华山医院感染科、国家传染病医学中心 仇超教授、张文宏教授、张琪然主治医师,复旦大学肝胆外科王正昕教授和深圳市第三人民医院李国军教授为本文的共同通讯作者。复旦大学附属华山医院感染科黄艳芳博士、薛洪源博士、何锦航博士、张缈曲博士,以及深圳中西医结合医院范荣山主任医师、杭州西溪医院刘永萍副主任医师为本文的共同第一作者。本研究受到了国家自然科学基金、上海市科委、国家重点研发计划及深圳市科技计划等资助。

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