Ученые создали инструмент для изучения гепатита В, открывающий путь к излечению
Вирусы гепатита С и гепатита В поражают печень, в конечном итоге вызывая смертельный цирроз или рак. Но в то время как противовирусные препараты могут вылечить 95% инфекций гепатита С (HCV), гепатит В (HBV) долгое время ускользал от эффективных терапевтических средств. В результате ежегодно от этого заболевания умирает около 1 миллиона человек.
Теперь исследователи из лаборатории Чарльза М. Райса из Рокфеллера, который получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2020 года за новаторские новые методы выращивания и изучения гепатита С, разработали подход к изучению гепатита В в лаборатории, который обходит типичный процесс репликации вируса, что позволяет получить гораздо более четкое представление о его поведении и характеристиках в течение важной части его жизненного цикла. Слишком долго эта точка зрения скрывалась, что мешало исследователям улучшать лекарственные препараты, не говоря уже о поиске лекарства. Подобно тому, как работа лаборатории Райса выявила слабые стороны гепатита С, есть надежда, что этот новый подход сможет сделать то же самое и с гепатитом В.
Важно изучить весь жизненный цикл вируса, потому что каждый шаг важен для того, как вирус распространяется и заражает новые клетки. Любой из этих шагов потенциально может быть использован для уязвимостей,говорит Билл Шнайдер, научный сотрудник Лаборатории вирусологии и инфекционных заболеваний Райс и соавтор исследования.
Несмотря на то, что оба вируса атакуют печень, HBV и HCV совершенно разные. Они из разных семейств, имеют разный генетический состав — гепатит В — это ДНК-содержащий вирус, а гепатит С— РНК-содержащий вирус. При этом гепатит В составляет примерно одну треть размера гепатита С с уникальной генетической архитектурой, которая затрудняет его изучение.
Но они имеют некоторые общие характеристики. Они легко передаются и их трудно побороть после того, как инфекция укоренилась. Около 296 миллионов человек живут с хронической инфекцией гепатита В, которая часто протекает бессимптомно до тех пор, пока заболевание печени не зайдет настолько далеко, что станет практически неизлечимым.
В отличие от гепатита С, современные методы лечения гепатита В могут вызывать невыносимые побочные эффекты или иметь ограниченное воздействие, что приводит к пожизненной медикаментозной терапии. И хотя существует эффективная вакцина, которая может блокировать новые инфекции гепатита В, она бессильна против уже существующих.
Прогресс был медленным по нескольким причинам. Во-первых, общеизвестно, что гепатит В трудно культивировать в лаборатории. Это чрезвычайно эффективный вирус по своей природе, который появился 400 миллионов лет назад. Гепатит В его разновидности способны заражать самых разных животных.
Другой причиной является то, что методы, обычно используемые для изучения гепатита В в лаборатории, страдают от фонового шума от ДНК вируса и плазмид. В результате получается много генетической нечеткости, из-за которой трудно четко увидеть свойства вируса. Ученые пробовали обходные пути для решения этой проблемы, но Райс натолкнулась на выигрышную идею: запустить жизненный цикл вируса позже в процессе, используя РНК, что может позволить им избежать всего шума ДНК.
Как и другие вирусы, гепатит В захватывает молекулярный механизм клетки, чтобы размножаться, но этот процесс несколько необычен. Оказавшись внутри ядра, он использует этот механизм, чтобы сначала транскрибировать свою ДНК в РНК, а затем преобразовать ее в новый вирусный геном, называемый ковалентно замкнутой кольцевой ДНК (кзкДНК). Именно от этих геномов кзкДНК невероятно трудно избавиться. Если бы они могли начать жизненный цикл гепатита В до того, как он выработает кзкДНК, это могло бы дать им беспрепятственное представление о процессе, лежащем в основе способности вируса стать хроническим и разрушительным для печени.
Благодаря крошечному размеру гепатита В в процессе репликации участвует мало транскриптов РНК. Один из них оказался ключевым: прегеномная РНК. Предыдущие исследования показали, что пгРНК способна вызывать репликацию у родственников вируса, которые заражают уток. Они задавались вопросом, могут ли они использовать его, чтобы запустить цикл репликации и в человеческом HBV. Это сработало. Сначала с помощью культивируемых клеток, а затем на моделях мышей они смогли запустить производство кзкДНК вируса, используя его РНК, тем самым заглушив фоновый шум.
По мере того, как они продолжали использовать эту стратегию, они использовали вычислительный метод, называемый глубоким мутационным сканированием, для поиска мутаций гепатита В, которые придают устойчивость к противовирусным препаратам. Они уже обнаружили несколько, некоторые из которых были обнаружены у инфицированных пациентов, но никогда раньше в преднамеренно выращенных клеточных культурах.
Новая платформа обладает большим потенциалом для того, чтобы помочь в разработке новых методов лечения или лекарства от гепатита В — так же, как метод Райс сделал с гепатитом С. Тем не менее, требуется гораздо больше исследований.
