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写在前面：人乙型肝炎病毒（hepatitis B virus， HBV）感染是引起慢性乙型肝炎的致病因素，长期感染易导致肝纤维化、肝硬化甚至肝癌的发生。人HBV（本文简称HBV）的感染宿主谱很窄，前期研究认为其只能感染人类和大猩猩，不能感染恒河猴、猕猴等旧世界猴（Old World monkey），也不能感染松鼠猴等新世界猴（New World monkey），更不能感染小鼠、大鼠这种常用实验动物或其他猪或狗等动物。这严重限制了HBV的动物水平的机制研究及抗病毒药物的临床前评价。缺乏有效的慢性HBV感染动物模型严重制约了HBV新型抗病毒药物研究和HBV慢性感染致病性、宿主抗HBV免疫反应等的研究。刘永振博士是我的学生，2019年在北医博士毕业后去了普利斯顿大学Ploss教授实验室做博后。在读博期间共发表了9篇研究工作，其中包括发表在Hepatology的讲述核苷（酸）类药物治疗下慢性乙肝患者血清中的“病毒颗粒”多因基因组rcDNA负链或正链的不可逆掺入提前终止缺陷而缺乏感染性的一作文章，以及以letter形式发表在Journal of Hepatology的更新了隐匿性HBV感染（OBI）定义并建立了对应检测技术的研究。出国后永振瞄准了HBV研究缺乏自然感染性动物模型这一世界性难题，持之以恒地工作，并于近日将其研究发现发表在Nature Communications上，为之后自然感染非人灵长类动物模型的建立奠定了基础。
该项题为“Targeted viral adaptation generates a simian-tropic hepatitis B virus that infects marmoset cells”的研究工作，系统分析了HBV在旧世界猴、新世界猴及原猿猴（Prosimian）上的感染性。通过遗传进化树分析自然存在的上述非人灵长类动物HBV功能性受体NTCP的序列差异和亲缘关系，对比其支持HBV肝细胞吸附、感染的能力。再通过大量的功能获得性（gain-of-function）突变和功能丧失性（loss-of-function）突变并通过病毒结合能力评估和感染实验，阐明了NTCP氨基酸残基G158位点在非人灵长类动物是支持HBV肝细胞吸附结合的充分必要条件，NTCP 84-87位氨基酸是HBV进入肝细胞的关键功能域。使用AlphaFold蛋白结构预测并结合去年发表的人源NTCP冷冻电镜结构，该研究分析了不同非人灵长类猴NTCP蛋白结构与人NTCP结构的相似性，发现自然界中一种狨猴（marmoset，Callithrix jacchus）与人NTCP蛋白结构最相近。序列分析发现该狨猴在NTCP 84位天然存在与人NTCP一致的精氨酸（R84）残基并且marmoset NTCP支持HBV细胞吸附和低水平感染。为进一步提高HBV感染性，研究发现毛猴乙肝病毒（Woolly Monkey HBV, WMHBV）能够高效感染marmoset原代肝细胞。所以该研究创新性提出构建HBV-WMHBV嵌合病毒，通过把WMHBV 前S区对HBV感染极其重要的1-48位氨基酸移接至HBV对应基因组区，构建了HBV/WMHBV preS1[1-48]嵌合病毒（其中只有16个氨基酸差异）。进一步感染实验及Southern Blot、HBV RNA原位杂交证明HBV/WMHBV preS1[1-48]病毒有更强的感染原代狨猴肝细胞能力。使用狨猴来源的纤维细胞诱导多能干细胞（iPS）然后定向分化为狨猴肝细胞样细胞同样支持HBV和HBV/WMHBV preS1[1-48]嵌合病毒感染，且HBV/WMHBV preS1[1-48]感染性更强。  总之，该研究在遗传进化、蛋白结构、病毒吸附和内化等不同水平系统阐释了不同非人灵长类猴HBV耐受的分子机制，在自然界中发现一种狨猴（marmoset，Callithrix jacchus）支持一定水平HBV感染。通过构建嵌合HBV/WMHBV preS1[1-48]病毒提高感染效率，该研究为HBV非人灵长类动物感染模型的建立指明了一定的方向。 该文章第一作者为普林斯顿大学分子生物学系博士后刘永振（博士毕业于北京大学医学部），通讯作者为普林斯顿大学Alexander Ploss教授。 参考文献 https://www./articles/s41467-023-39148-3 Liu, Y., Cafiero, T. R., Park, D., Biswas, A., Winer, B. Y., Cho, C. H., Bram, Y., Chandar, V., Connell, A. K., Gertje, H. P., Crossland, N., Schwartz, R. E., & Ploss, A. (2023). Targeted viral adaptation generates a simian-tropic hepatitis B virus that infects marmoset cells. Nature Communications, 14(1), 1-17. https:///10.1038/s41467-023-39148-3 |
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