《自然》子刊Nature Microbiology近日在線刊登了一篇有關乙型肝炎病毒（HBV）的研究論文。美國普林斯頓大學的科學家鑑定出一組蛋白質，破譯了病毒生命週期中的一個關鍵問題，為治療慢性HBV感染提供了新的方向。
慢性乙肝病毒感染是導致肝臟疾病的常見原因，每年造成近90萬人死亡，同時也是導致肝癌的首要原因。
第一種乙肝疫苗在20世紀80年代問世，今天的孩子們在出生時，大多會接種疫苗來避免HBV感染。儘管疫苗可以有效地預防新的感染，然而對於已存在的慢性感染，疫苗的幫助有限。根據世界衛生組織的估計，全球目前至少有2.57億人為HBV攜帶者，在東南亞地區疾病負擔尤其嚴重。
現在的治療方法包括使用針對HBV逆轉錄酶的抗病毒藥物，對於抑制病毒複製至關重要，然而遺憾的是，它們仍然無法根除肝細胞內的病毒、達到真正的治癒。甚至一些持續接受抗病毒治療的患者依然面臨罹患肝癌和肝硬化等疾病的風險。正因為如此，慢性HBV感染者需要更有效的療法。
清除肝細胞裡的HBV為什麼這麼困難呢？這和病毒的生命週期關係密切，我們有必要先來簡單認識一下HBV的遺傳物質。這是一種非常小的包膜病毒，由DNA編碼遺傳信息。在剛進入宿主細胞時，病毒的基因組呈現一種被稱為鬆弛環狀DNA（rcDNA）的形式，上面有多個缺口。為了穩定地待在肝細胞的細胞核裡，rcDNA會通過DNA修復轉換形態，形成一種共價閉合環狀DNA（簡稱cccDNA）長期存在。
“從rcDNA到cccDNA的轉變過程對HBV的持久性至關重要，如果我們無法弄懂這個過程，以完全清除感染為目標的臨床治療仍然遙遙無期。”負責此次研究的Alexander Ploss教授說。
▲藍色標記的是人類肝細胞的細胞核，綠色熒光標記了乙肝病毒的cccDNA（圖片來源：Lei Wei and Alexander Ploss, Princeton University）
從rcDNA到cccDNA，需要在多個位點上進行修復，而HBV的基因組本身只編碼4種基因產物，根據現有的認識，其中沒有哪一種是為這種修復步驟起催化作用的。科學家們自然猜測，這裡需要借用宿主細胞的DNA修復機制。但是，HBV究竟用到了DNA修復機制中的哪些組件，是一個幾十年來無人破譯的難題。
為了回答這個基本問題，Ploss教授和Lei Wei博士在這項研究中採用了一種“非常規”的方法，利用酵母來破譯HBV的複製機制。
“酵母被證明是研究細胞複製機制的最佳生物模型之一，它們擁有基因操作簡單、繁殖迅速、研究工具眾多等優勢。更重要的是，在人類細胞中發生的很多分子過程在酵母細胞中幾乎是一樣的。”Ploss教授解釋說，“最值得我們注意的是，酵母細胞提取物可以支持HBV從rcDNA到cccDNA的轉變。”
▲Lei Wei博士和Alexander Ploss教授是該研究兩位作者（圖片來源：普林斯頓大學官網）
於是，兩位研究者開發了一套利用酵母細胞的實驗系統，篩選了幾十個細胞修復因子，最終確定DNA後隨鏈合成中的5個核心成分是HBV cccDNA形成所必需的，包括增殖細胞核抗原、複製因子C蛋白複合物、DNA聚合酶δ、側翼核酸內切酶和DNA連接酶I。
而在酵母中發現的這5種修復因子，如同研究人員的預測，在人類細胞中有著基本相同的作用方式。從人類細胞中純化的這5種修復因子，足以為rcDNA完成修復；而去除這5個核心成分中的任何一個，都無法成功形成cccDNA。這意味著，針對這5個因子中的任何一個都可以潛在地預防HBV感染。
這一設想很快在感染HBV的肝細胞中得到了初步實驗驗證。針對其中一種核心成分DNA聚合酶δ，研究人員採用抑制劑aphidicolin進行處理，阻止了cccDNA的形成。
在研究者看來，這項發現是“一個很好的起點，可以最終回答幾十年來有關乙肝病毒DNA如何產生穩定形態的問題”。Ploss教授說：“這一知識將有助於開發更有效的療法抗擊可怕的疾病。”
[1] Wei, L., Ploss, A. (2020) Core components of DNA lagging strand synthesis machinery are essential for hepatitis B virus cccDNA formation. Nature Microbiology. https://doi.org/10.1038/s41564-020-0678-0
[2] Researchers identify factors essential for chronic hepatitis B infection. Retrieved Mar. 10, 2020, from https://medicalxpress.com/news/2020-03-factors-essential-chronic-hepatitis-infection.html
[3] Baking, brewing…and virology: a fresh look under the hood of hepatitis B virus! Retrieved Mar. 10, 2020, from https://naturemicrobiologycommunity.nature.com/users/56573-alexander-ploss/posts/61401-baking-brewing-and-virology-a-fresh-look-under-the-hood-of-hepatitis-b-virus
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