《Science》专文:治愈慢乙肝 在探索和推动路上

2019-05-06 编辑: 来源:一诺医学 作者:陶晓陶

 
全球目前约有3亿的慢性乙肝病毒感染者,在寻求治愈这一传染病过程中位于爱达荷州落基山脉偏僻角落的小实验室在其中扮演着重大的角色。实验室是两栋不起眼的建筑物,它们与一条土路上的森林相邻,这里养着600只美洲旱獭,也被称为土拨鼠。这些大型啮齿动物是乙型肝炎病毒(HBV)表亲的天然宿主,这使其成为研究该病的最佳研究模型。建筑物的拥有者 James Whipple 在野外捕获了怀孕的雌性,并在该处进行了土拨鼠繁殖。他说,这些天来,“这是一项跟上需求的工作。”

在土拨鼠中,与人类一样,病毒是一种形状移位者(shape-shifter)。它可以潜伏起来,将自己塞进肝细胞中,并且几乎没有迹象表明它存在。它可以建立慢性感染,产生新的病毒,但几乎没有伤害。或者它可能会引发肝脏损害,从而导致HBV相关的肝硬化或癌症,每年造成全球近90万人死亡。Whipple 的土拨鼠,实验室中感染病毒以研究病毒生命周期和评估实验药物的,也受到影响。在这个十月的早晨,一名兽医正在用超声波对肝脏缠绕肿瘤的动物腹部进行检查。“这太粗糙了,”Whipple 对着屏幕上显示的结果说到。

HBV 可以通过药物控制并通过疫苗预防,但药物必须终身服用,疫苗覆盖率也很差,即使在许多富裕国家也是如此。现在,正在努力寻找能够永久治愈这种感染的药物,彻底抑制病毒,使患者免于日常服用药物的负担和费用。概括起来,目前有近50种潜在的治疗方法正在开发中,它们可以直接攻击病毒生命周期的不同步骤 或提高宿主免疫力。这对 Whipple 的业务来说是一个福音。“有很多公司都在进行一系列的活动,”他说。仅在今年,Whipple 的实验室,位于爱达荷州哈里森的东北野生动物园就已经评估了七种新疗法。

治愈需求的推动既反映了需求,也反映了机遇。全世界有近3亿人的慢性感染者,尽管只有10%的人被诊断出来,而且接受治疗的人更少。与此同时,最近对病毒复杂生命周期的见解提供了新的药物目标,以及近些年出现的引人注目的 —— 非常有益的 —— 能治愈丙型肝炎的药物,提高了对HBV类似胜利的希望。这一结果便是2016年国际消除HBV联盟成立,这一联盟包括来自21个国家的50多名科学家。

虽然联盟在其名称中含有“消除”,但它的初始目标较为温和。HBV最潜在的特征是一种潜伏形式的病毒DNA,称为共价闭合环状DNA(cccDNA),它在受感染细胞的细胞核内形成一个隐形的微染色体。许多研究人员认为,如果不消除这种偷乘者(stowaway),HBV 感染就无法完全治愈。但目前还没有专门针对cccDNA的药物进行临床试验,目前该联盟正在努力推动“功能性”治愈的发展。如今的想法是将病毒(包括其cccDNA形式)降低到足够低的水平,以便免疫系统控制感染,让人们可以停止用药治疗。

Frank Chisari 是一位开创性的肝炎免疫学家,他是该组织的高级顾问,也是加利福尼亚州圣地亚哥 Scripps Research 的名誉教授,他说 cccDNA 需要更多的关注。“直到几年前,针对 cccDNA 的工作都还没有做过很多,”Chisari 说,“我们几乎什么都不知道”它是如何产生,持续或衰退的。这是因为 HBV 的基础研究未能取得长足进展。与癌症和艾滋病毒/艾滋病不同,HBV缺乏一个强大的倡导团体来推动从而获取更多的资金进行研究。“我不明白为什么乙型肝炎就是这样一个孤儿,”Chisari说。 “这种疾病的严重程度是巨大的。”

击中病毒窝藏地

为了治愈乙型肝炎,药物开发商几乎瞄准病毒复杂生命周期的每一步。他们也在努力提高免疫反应。但是有人说它不足以阻止病毒进入细胞(左)或新病毒的转录,组装和释放(右)。他们认为治愈性药物必须消除共价闭合环状DNA(cccDNA),这是一种病毒在感染细胞内产生的微染色体。cccDNA可以保持潜伏多年,或者可以采用高度活跃的“开放”形式(插图)来产生新的病毒。 (整合到宿主基因组中的DNA产生病毒蛋白,但不产生新病毒。)


 
HBV 伏击了亚特兰大的结构工程师 Arthur Koo。在出现双瞳后检查发现患上了罕见的淋巴瘤,Arthur Koo 于2015 年初开始化疗。常规实验室检查显示他肝脏没有异常,也没有HBV感染的证据。到4月份,扫描显示他没有肿瘤,双瞳也已经获得复常,作为保险,他的医生决定做最后一轮化疗。“真是太神奇了,”他的女儿Joyce Dalrymple说。“他好多了,我们打算和所有的孙子一起乘坐迪士尼游轮。”

4月16日,当 Koo 开始最后一轮化疗时,测试显示他的肝酶变得异常高,这是器官受损的迹象。他的血液还检测出了HBV的表面抗原HBsAg,这是一种表明感染活跃的蛋白。 Koo 的医生认为他们在完成化疗后可以治疗这种病毒。第二天,他感到晕眩,然后去了急诊室。他的病毒载量很高,很快就会出现呕吐和腹泻,但是开始使用HBV药物为时已晚。“他很迷惑,”达尔林普尔说。“他已经从化疗中解决了所有的副作用,并为此做好了治疗准备,但这太令人震惊。”

6天后,Koo 死于暴发性肝功能衰竭。

像近其他 20亿 人一样,Koo 不知何故感染了HBV并且从未知道已经感染上了。HBV的传染性至少是HIV的100倍,但它们以相似的方式在人与人之间传染:从母亲到孩子(主要在出生时),通过性行为,以及共用注射器的吸毒者。奇怪的案件群也与日托中心,足球队,肉店,相扑摔跤俱乐部和针灸有关,病毒可能通过看似无害的开放性伤口传播。包括中国和台湾在内的西太平洋地区,Koo 长大的地方,占慢性感染人口的近一半。

尽管自1981年HBV疫苗推出以来母婴传播已经大大减少了,但一些国家 - 甚至是加拿大等富裕国家和北欧的几个国家 - 由于他们的疾病负担很低,因此将其作为常规的儿童免疫接种进展缓慢。在马里兰州贝塞斯达市国家糖尿病和消化和肾脏疾病研究所的 HBV 研究员 Jake Liang 说,积极推广疫苗接种的中国在农村地区仍然有许多人没有获得接种。“疫苗还没有真正触达到更广泛的群众,”他说,尽管高达15%的人口受到感染。通常也没有按照常规建议使用疫苗:最新的全球数据显示,84%的婴儿接受了3次接种,但只有39%的婴儿在出生后24小时内获得了关键的首次剂量接种。

乙型肝炎完全被忽视,资金与问题和需求完全不成比例


——Timothy Block, Hepatitis B Foundation

Koo 可能在出生时或早年感染。他是早期感染的少数人之一,他们“解决”了这种感染,由于很好地抑制了这种病毒所以没有任何迹象表明它存在。其他受感染的儿童多年来会产生大量病毒,但他们可能没有受到明显的伤害。这是该病的一个奇怪特征:HBV本身不会杀死肝细胞 —— 即构成肝脏的细胞。对病毒的免疫反应导致了损害的发生,许多孩子对它的反应在几十年中相对温和,导致他们“耐受”这种感染。

相比之下,大多数感染成人的人似乎可以解决感染问题。 Chisari说:“有很多关于为什么会发生这种情况的猜测,”尽管它可能反映了成年人更成熟的免疫系统。

但大多数 - 如果不是全部 - 解决了感染的人仍然含有cccDNA,而在 Koo 的案例中,后果是致命的。化疗抑制了他的免疫系统,使cccDNA重新被唤醒并产生大规模的病毒性攻击。“每个大型癌症中心都至少有过一个这样的患者,他们从中吸取了教训,”,新泽西州利文斯顿圣巴纳巴斯医疗中心的医生 Su Wang 说 ,他是 Koo 家族的朋友,并且也是一位慢性HBV感染者。

Su Wang 是世界肝炎联盟的执行委员会成员,该联盟是一家总部位于伦敦的非营利组织,由与乙肝或丙型肝炎感染有关或已经清除的人共同经营。今年,该联盟发起了一项“寻找失踪的数百万”不知自身感染这种病毒的人的计划,促进了筛查和最终治疗的“大规模扩大”。该运动的一个支柱是减少羞耻和歧视:Su Wang 说,揭露感染身份的人有时会被伴侣抛弃或从医学院和医疗保健工作中被解雇。这是她最近决定公开谈论自己感染的主要原因。

Su Wang 在大学本科时才了解到她的HBV状态。由于她肝酶正常并且一直保持低水平的HBsAg和病毒DNA,因此指南不推荐使用目前的HBV药物治疗。他们也不建议对耐受者进行治疗,尽管病毒载量高,但它们具有相对受控的免疫反应并且没有肝损伤。但了解她的感染反而是保护了她的家人。Su Wang 的丈夫和她的四个孩子一样接种了疫苗,他们也注射了乙型肝炎免疫球蛋白(一种抗病毒的抗体制剂),之后,其他没有人被感染。

对于那些出现肝脏损害迹象的人,过去20年来,医生一直在提供相同的三种一线药物。其中两个,替诺福韦(从艾滋病毒治疗借来)和恩替卡韦,针对病毒DNA的生产。两者都削弱了逆转录酶(RT),它将所谓的前基因组病毒RNA(cccDNA的产物)转化为新病毒的DNA。第三种药物,干扰素是一种免疫系统信使,它通过不明确的机制攻击病毒生命周期的各个部分,并增强对它的免疫反应。这些药物中的每一种都可以将人的病毒载量降低至不可检测的水平,并且在某些情况下,可以从血液中清除病毒抗原,但没一个能消除cccDNA。

一年前,一项针对接受RT抑制剂治疗6年或更长时间的HBV患者的小型研究短暂地燃起了希望。连续三次肝脏活组织检查发现43名参与者在治疗后“深度”降低了cccDNA水平,由中国香港大学的肝病专家 Ching-Lung Lai 领导的一个小组去年在“肝脏病学杂志”上写道。在其中21个受试者中,即使是最敏感的测试也找不到cccDNA。然而,在今年晚些时候举行的一次肝脏会议上进行的一项后续研究发现,在13名完全被抑制并且停药的人中,除了其中1名受试者之外所有人病毒在6个月内中反弹,导致他们需要重新开始治疗。

获得长期胜利的希望已经越来越大。总部位于宾夕法尼亚州 Doylestown 的非营利组织乙型肝炎基金会追踪药物开发渠道;它证实了有超过30种药物正在进行人体试验 - 在过去10年中增加了三倍。“丙型肝炎消耗了所有的肝炎药物空间,通过这种治愈方法,我们看到了对乙型肝炎感兴趣的狂热浪潮,”微生物学家 Timothy Block 说到,他在得知他的妻子 —— 一名护士感染了这种病毒后(并迅速失去了工作)开始了这个基金会的运转。

潜在的治疗超越了RT抑制。几乎所有已知的HBV生命周期步骤,从感染到新病毒颗粒的组装,都是至少一种新药的目标。其他的是免疫调节剂,旨在发现特定的有益反应或抑制有害反应。许多研究人员认为,与HIV一样,将从不同角度攻击病毒的治疗方法联合起来最终获得成功的机会最大。

很多制药公司都往墙上扔东西,看看有什么东西最终粘在墙上


Jake Liang —— 国家糖尿病、消化与肾脏疾病研究所(National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases)

2012年HBV感染细胞的多肽受体的发现是一项重大进展。它使研究人员终于能够复制整个病毒生命周期 - 包括在实验室细胞培养中形成cccDNA。该受体还为药物开发者提供了新的目标。通过将受体工程化到小鼠和猴子身上,研究人员正在开发新的HBV动物模型,与土拨鼠不同,它易受感染人类的??确切病毒的攻击。

总部位于加利福尼亚州福斯特城的吉利德科学公司生产了替诺福韦和最畅销的丙型肝炎治疗药物之一,有着60多位科学家致力于开发针对HBV的类似的重磅炸弹。“这是我们迄今为止最大的病毒学项目,”该公司首席科学官兼胃肠病学家 John McHutchison 说道,他在办公室里养了一只毛茸茸的土拨鼠。“如果有人要治愈乙型肝炎,吉利德会想断然要这样做。”

目前,该公司的主要实验性HBV药物靶向了Toll样受体8,这是一种免疫细胞上的一种蛋白质,它通过促进干扰素和其他化学信使的产生来对病毒遗传物质产生反应,从而加强对病毒的自然防御。正如 Gilead 去年在一次肝脏会议上报告的那样,这种药物在土拨鼠中运作良好,将cccDNA降至不可检测的水平,现在正处于II期临床试验阶段。 “这可能是下一批获得HBV许可的药物,”华盛顿特区乔治城大学医学中心的免疫学家 Stephan Menne 说道,他为土拨鼠研究做出了贡献。其他药物开发商寄希望于短干扰RNA,旨在阻止cccDNA产生RNA,以及设计旨在抑制保护病毒基因的衣壳蛋白形成的化合物。

“很多制药公司都把一切都扔在墙上,看看最终能在墙上留下什么,”联盟董事会成员 Liang 说。 Chisari 担心免疫调节剂,一种流行的策略,可能会适得其反。如果一个人感染HBV的肝细胞比例很高,那么加强对受感染细胞的免疫反应可能会导致肝功能衰竭。“有很多错误的开始正在进行中,有些人可能会无意中造成伤害,”Chisari 警告说。

与 Chisari 一样,国际消除 HBV 联盟认为,需要更多努力来瞄准cccDNA。2018年9月,吉利德与北卡罗来纳州达勒姆市的 Precision BioSciences 签署了一项价值4.45亿美元的协议,用于开发所谓的归巢核酸内切酶-DNA切割酶 - 旨在剪切cccDNA。吉利德科学家还帮助阐明了一种被称为X的特定HBV蛋白如何转化cccDNA以产生更多病毒,从而提供了一种新的药物靶点。“我们处于早期阶段,”McHutchison 说。 “感觉该领域已经开始获得牵引力和动力。”其他公司希望使用CRISPR(基因组编辑器)来削弱患者的病毒cccDNA,就如在一些实验中所观察到的那样。

任何显著耗尽cccDNA储库的治疗被证明都是一项艰巨的任务。目前的临床试验通过测量其对血液中HBsAg水平和病毒载量的影响而不是cccDNA来评估药物的效果。 “这很疯狂,”Chisari 说。“他们正在交叉手指并使用一厢情愿的想法。”然而,直接监测cccDNA意味着让患者接受多次具有疼痛的肝活检。这可能会改变,如果相对无痛和简单的肝脏细针抽吸可以捕获足够的组织。伦敦大学学院的免疫学家Mala Maini使用细针抽吸来评估肝脏中对HBV的广泛免疫反应,她现在正在与法国里昂大学的肝病学家 Fabien Zoulim 合作,看看该技术是否适用于cccDNA学习。

与药物开发商对HBV的兴趣日益增长相反,美国国立卫生研究院(NIH)今年在HBV上的花费仅为4400万美元,其中很少用于“发现研究”,Timothy Block 表示。“乙型肝炎完全被忽视,资金与问题和需求完全不成比例,”他说。美国国立卫生研究院贝塞斯达国家过敏和传染病研究所负责人 Anthony Fauci 对此表示赞同并表示,如果推动一项治愈的行动可以取得一些进展,它将为研究提供更多资金。“我们所需要的只是取得更多成功,”Fauci 说。

Eugene Schiff 是佛罗里达州迈阿密大学的一名81岁的肝脏专科医生,他的父亲也是一位着名的肝脏临床医生,自出生以来一直在该领域工作,他对治愈的方法表示看好。“几年前,他们说不可能清除 cccDNA,”Schiff 说,他是Schiff肝脏病学这一本肝脏病学标准教科书著作的共同编辑,已经出版至第12版。“你从来没有用科学说过,我知道它是BS。现在,该领域的人们估计需要5年,也许10年来清除cccDNA。如果我们能治愈那些患有乙型肝炎并给没有感染的人继续进行疫苗接种,我们就可以根除这种疾病。“




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