HBV分子生物学

1、HBV分子生物学分子生物学陈忠斌博士陈忠斌博士军事医学科学院放射与辐射医学研究所军事医学科学院放射与辐射医学研究所电磁与激光生物学研究室电磁与激光生物学研究室 Major hepatitis viruses Hepatitis A Virus ( HAV); Hepatitis B Virus (HBV) Hepatitis C Virus (HCV); Hepatitis D Virus (HDV) Hepatitis E Virus ( HEV) Other candidate viruses Hepatitis GB Virus-C/Hepatitis G virus (HGBV-C/H

2、GV) TT virus/Transfusion transmitted virus (TTV) Hepatitis France Virus (HFV) ?Hepatitis A Virus (HAV;甲 型 肝 炎 病 毒)HAV Gene variation 变异小，各病毒株之间同源性变异小，各病毒株之间同源性80% HAV有有7个基因型个基因型;人类人类HAV有有、基因型基因型 Serotype：只有一个抗原抗体系统只有一个抗原抗体系统p1p2p3病毒学分类病毒学分类: Hepadnaviridae, Orthohepadnavirus: HBV,WHV, GSHV Avihepadn

3、avirus: DHBV 病毒结构和大小病毒结构和大小: Env（HBsAg;大,中,小) Danes particle 42nm HBcAg Core DNAP HBV-DNA 乙 型 肝 炎 病 毒 病原体：丁型肝炎病毒（HDV），是单链环状 RNA 病毒； HDV是一种缺陷病毒，必须依赖嗜肝DNA病毒才能寄生； 传播途径：输血、血制品；接触？ 可与HBV 同时感染或重叠感染；无乙肝者不会患丁肝； 乙型肝炎患者感染HDV后病情加重； 检测方法：HDV抗原和抗体； 治疗同乙肝； 尚无可用于预防的疫苗。丁型肝炎丁型肝炎Hepatitis C Virus, HCV Flaviviridae, H

4、epacivirus HCV genome is a positive-sense, single strand RNA molecule , approximately 9.7Kb in length. 戊 型 肝 炎 病 毒 (Hepatitis E virus; HEV) Classification: Undefinition (an alpha virus subgroup) Structure: a spherical, unenveloped, single stranded RNA virus with 32-4nm in diameter Genome：positive, s

5、ingle stranded RNA, 7.2-7.6Kb in length; 3 ORFs0 1 2 3 4 5 6 7 8MTYPProXHelRDRP？CapsidORF1ORF3ORF2Burma strain (B); Mexico strain (M)Genotypes: 2 genotypes （A）N35历史回顾历史回顾1965 Blumberg发现发现“澳大利亚抗原澳大利亚抗原”1970 Dane发现病毒颗粒发现病毒颗粒1973 Feinstone发现发现HAV颗粒颗粒1975 制备血源性乙肝疫苗和制备血源性乙肝疫苗和HBIG1976 干扰素用于治疗慢性乙肝干扰素用于治疗慢

6、性乙肝1977 Rizzetto发现发现 抗原抗原1986 重组重组HB疫苗进入市场疫苗进入市场1986 Provost研制出研制出HAV疫苗疫苗1989 Choo发现发现HCV1990 Reyes发现发现HEV1999 拉米夫定被拉米夫定被FDA和和SDA批准批准 2001 PEG干扰素用于干扰素用于HCV治疗治疗在国内因型肝炎最为严重，加上会演变成慢性在国内因型肝炎最为严重，加上会演变成慢性肝炎，肝硬化甚至肝癌，所以对人健康之威胁最肝炎，肝硬化甚至肝癌，所以对人健康之威胁最大。大。 HBV的危害性的危害性Clinical and Epidemiologic Correlations in

7、HBV Infection N Engl J Med 359:1486, October 2, 2008 Prevalence of Chronic HBV CarriersMargolis et al, 1991Percentage chronic HBsAg carriers: 8% High350 million HBV carriers worldwideHBV350 MillionHCV185 Million 慢性乙肝是一种潜在威胁生命的疾病。 全球每年有超过50万人死于原发性肝癌，而其中多达80的原发性肝癌是由慢性乙肝引起的。在4亿慢性乙肝患者中，有75生活在亚洲，而中国是全球乙肝

8、和肝癌负担最沉重的国家。 中国大陆的HBV流行率最高，这里的HBV病毒携带者占全球总数的1/3以上。据估计，中国大陆有1.2-1.3亿乙肝病毒携带者。 中国台湾的慢性HBV感染率为15-20%，估计有300万乙肝病毒携带者。 韩国约有225227万乙肝病毒携带者。 印度的乙肝病毒携带者估计达3400万。 新加坡慢性HBV感染率为4，约有15万乙肝病毒携带者。 菲律宾的慢性HBV感染率为5-16%。 泰国慢性HBV感染率为3-6%，约有300万乙肝病毒携带者。 香港地区慢性HBV感染率为8.8%，约有70万乙肝病毒携带者。HBV病毒学嗜肝嗜肝DNA病毒科，基因长病毒科，基因长3.2kb4个开放读

9、码框架：个开放读码框架：Pre-S/S、Polymerase、 Precore/core、XCore promoter和和Precore区变异区变异X蛋白与肝癌的发生有关蛋白与肝癌的发生有关cccDNA是是HBV复制的模板复制的模板大多数抗病毒药物对大多数抗病毒药物对cccDNA的作的作用小或无作用用小或无作用HBV virions (Dane particles) 20-nm HBsAg particles Structure of HBsAgAssociated Particles (Phosphotungstic AcidNegative Stain). Image Analysis o

10、f HBV Envelope Surface Projections Kelly A. Dryden . et al. Molecular Cell 22, 843850, June 23, 2006Model and Cartoon of HBV Virions Kelly A. Dryden . et al. Molecular Cell 22, 843850, June 23, 2006Images from cryomicrographs of various HBV core structures Maps of the RNA-containing and DNA-containi

11、ng core particles Organization of HBs in the membrane HBV 和和 HCV 特点特点 HBV双链双链 DNA 病毒病毒嗜肝嗜肝 DNA 病毒科病毒科4 个开放读框个开放读框 高病毒血症高病毒血症高感染性高感染性 与宿主基因整合与宿主基因整合无细胞毒性无细胞毒性 HCV单链单链 RNA 病毒病毒黄病毒科黄病毒科1 个开放读框个开放读框 低病毒血症低病毒血症低感染性低感染性 不与宿主基因整合不与宿主基因整合细胞毒性细胞毒性 (?)Progress of HBV infection Acute HBV infection 3-5% adult i

12、nfection Acute hepatitis 30% - 60% Chronic hepatitis 5年内年内12-30% Liver cirrhosis 5年内年内12-30% 95%HBV infection in perinatal periodChronic infectionConvalescence Fulminant hepatitis 1%5年内年内6-15%HCCHepatic failureHBV血清型和基因型的地理分布血清型和基因型的地理分布 基因型基因型 血清型血清型 流行地区流行地区A adw2, ayw1 欧洲西北部、美国、非洲中部欧洲西北部、美国、非洲中部B

13、 adw2, ayw1 中国大陆中国大陆、台湾、日本、印度尼西、台湾、日本、印度尼西亚亚 越南越南 C adw2, adrq+, adrq- , ayr 中国大陆中国大陆、台湾、日本、韩国、越南、台湾、日本、韩国、越南 玻利尼西亚玻利尼西亚D ayw2, ayw3 地中海地区、印度地中海地区、印度 E ayw4 非洲西部非洲西部 F adw4q-, adw2, ayw4 非洲中部和南部、玻利尼西亚非洲中部和南部、玻利尼西亚G adw2 法国、美国法国、美国 我国我国HBV慢性感染者的慢性感染者的HBV基因型分布基因型分布 在1214份HBV血清中: A基因型(9份)占0.7% B基因型(345

14、份)占28.4% C基因型(709份)占58.4% B、C混合型(151份)占12.4% 未检测出其他基因型在我国慢性HBV感染者中,HBV C和B基因型为主要流行株。 北方地区以C基因基因型为优势株. 南方地区则B基因基因型较为多见.我国我国HBV基因型分布存在明显地域性差异基因型分布存在明显地域性差异 在我国慢性HBV感染者中,HBV C和B基因型为主要流行株。 北方地区以C基因型为优势株. 南方地区则B基因型较为多见. Geographical distributions of HBV genotypes/subgenotypes in different parts of China

15、HBV genome and proteome S PreS1 ,Pre-S2, S (PreS1 ,Pre-S2, PHSA-R, S) C Pre-C, C ORFs (HBcAg, HBeAg) P DNA p (DNAp) X Xgene (HBxAg)病毒的基因组病毒的基因组 HBV基因组又称 H B V-DNA,由3200bp组成,为环状部分双股DNA,分长(L),短(S)两股,L链 含 4 个 开 放 读 码 区 ( O p e n reading frame; ORF) Targets of HBx activityMichael J. Bouchard and Robert

16、J. Schneider. J. Virol., Dec. 2004, p. 1272512734The virus-cell interactions in the hepadnaviral lifecycle Schematic picture of the HBV viral life cycleSteps of HBV ReplicationN Engl J Med 359:1486, October 2, 2008 Cellular Immune Responses to HBV N Engl J Med 2004;351(12):1268. 病毒抗原抗体系统检测结果分析病毒抗原抗体

17、系统检测结果分析HBsAgHBeAgHBsAbHBeAbHBcAb结果分析+ +- - - - -HBV感染或无症状携带者+ + +- - - -急性或慢性乙型肝炎，或无症状携带者+ + +- - -+ +急性或慢性乙型肝炎（传染性强，“大三阳”）+ +- - -+ + +急性感染趋向恢复（“小三阳”）- - -+ + + +既往感染恢复期- - -+ + +- -既往感染恢复期- - - - -+ +既往感染或“窗口期”- - -+ +- - -既往感染或接种过疫苗 HBsAg/抗抗HBs系统系统 HBsAg: HBV感染的证据感染的证据, 不代表病毒复制不代表病毒复制 血清型：血清型：10

18、个亚型，个亚型， 主要有主要有adr, adw, ayr, ayw 抗抗HBs: HBV感染后唯一的保护性抗体感染后唯一的保护性抗体 HBeAg/抗抗HBe系统系统 HBeAg: 是是HBV DNA复制时产生的一种可溶性蛋白复制时产生的一种可溶性蛋白, 是临床上最常用的反映是临床上最常用的反映HBV 复制的指标复制的指标. 抗抗HBe的临床意义的临床意义: HBV感染康复的表现感染康复的表现,常伴有抗常伴有抗HBc和和/或抗或抗HBs的的 阳性阳性,肝功能正常肝功能正常,无症状无症状. HBV PreC基因变异基因变异,常致肝炎病程的慢性化常致肝炎病程的慢性化,病情病情 活动活动,甚至重型肝炎

19、甚至重型肝炎. 通常有通常有HBsAg和和HBV DNA阳性阳性. HBV DNA与肝细胞与肝细胞DNA整合整合: 见于抗见于抗HBe持续持续 (2年年)阳性的患者阳性的患者,常伴常伴HBsAg阳性阳性,但无但无HBV复制复制 指标指标.HBcAg/抗抗HBc系统系统 HBcAg： 肝细胞内和肝细胞内和HBV病毒颗粒中，阳性表明病毒颗粒中，阳性表明 HBV复制活跃。复制活跃。 抗抗HBc：低滴度：过去感染的标志，窗口期低滴度：过去感染的标志，窗口期 高滴度：高滴度：HBV复制活跃复制活跃 IgM 抗抗HBc：HBV感染的急性期，慢性感染的急感染的急性期，慢性感染的急 性活动期，慢性性活动期，慢

20、性HBV感染有持续性感染有持续性 HBV复制活跃复制活跃 Window phase：HBV急性急性 感染的恢复期，感染的恢复期，HBsAg消失，消失， 抗抗HBs尚未出现尚未出现 的空隙期的空隙期Acute Hepatitis BPatterns of Serologic and Molecular Markers in HBV Infection. N Engl J Med 2004;351(12):1268. 乙型肝炎预防方法乙型肝炎预防方法- -疫苗注射疫苗注射最有效是接受乙型肝炎疫苗注射最有效是接受乙型肝炎疫苗注射疫苗一共需要注射三次，第一和第二次相隔一个疫苗一共需要注射三次，第一和第

21、二次相隔一个月，第二和第三之相隔五个月。月，第二和第三之相隔五个月。依时接受三次疫苗注射后，大约依时接受三次疫苗注射后，大约90-95%90-95%的人可以的人可以产生长期的免疫力。产生长期的免疫力。接受乙型肝炎预防疫苗之前，应该预先检验血接受乙型肝炎预防疫苗之前，应该预先检验血液，只有从未被乙型肝炎感染过的人，才需要接液，只有从未被乙型肝炎感染过的人，才需要接受疫苗注射。受疫苗注射。N Engl J Med 351:2832, December 30, 2004 N Engl J Med 351:2832, December 30, 2004 乙肝病毒细胞模型和动物模型乙肝病毒细胞模型和动物

22、模型 没有可感染的细胞模型没有可感染的细胞模型 只有稳定整合只有稳定整合HBV基因组的细胞系：基因组的细胞系： HepG2.2.15细胞 转基因鼠； 动物HBV：土拨鼠肝炎病毒（WHBV）、鸭肝炎病毒（DHBV）抑制病毒复制，减少传染性；抑制病毒复制，减少传染性；改善肝功能；改善肝功能；减轻肝组织病变；减轻肝组织病变；提高生活质量；提高生活质量；减少或阻止肝硬化和原发性肝细胞癌减少或阻止肝硬化和原发性肝细胞癌 的发生。的发生。抗病毒治疗的目的抗病毒治疗的目的Approved treatments for chronic hepatitis B Standard interferon(IFN),

23、 Pegylated IFN, Lamivudine (LAM)-拉米夫定, Adefovir dipivoxil (ADV)-阿德福韦, Entecavir (ETV)-恩替卡韦, Telbivudine(LdT)干扰素 1990年美国FDA正式批准干扰素-2b（商品名：甘乐能）治疗慢性乙型肝炎 1991年美国FDA正式批准干扰素-2b（商品名：甘乐能）治疗慢性丙型肝炎 1998年FDA批准干扰素-2b（商品名：甘乐能）联合利巴韦林治疗慢性丙型肝炎，成为慢性丙型肝炎的标准治疗方案 拉米夫定【别名】贺普丁, 拉米夫定【外文名】Lamivudine， Heptodin贺维力(阿德福韦酯Hepsera) 葛兰素史克公司出品的最新抗乙肝病毒新药 （贺维力 片剂） 制造商制造商 葛兰素史 性状性