成军,中国人民解放军第302医院传染病研究所基因治疗研究中心 北京市 100039
成军,男,博士.现任解放军第302医院副主任医师,军医进修学院副教授、硕士学位研究生导师,解放军传染病研究所副所长,基因治疗研究中心主任,中华医学会热带病与寄生虫病学会全国常委兼秘书,《中华传染病杂志》编委.已出版《肿瘤相关基因》(2000)等4部专著,发表综述及论文200篇.主要从事病毒性肝炎的临床医疗工作以及传染病相关的基因克隆化、基因治疗与基因疫苗的研究.
国家自然科学基金资助课题,No. C39970674,No. C03011402,军队“九、五”科技攻关项,No. 98D063,军队回国留学人员启动基金项目,No. 98H038
项目负责人 成军,100039,北京市丰台路26号,中国人民解放军第302医院传染病研究所基因治疗研究中心. cj@genetherapy.com.cn www.genetherapy.com.cn
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收稿日期 2002-01-15 接受日期 2002-02-05
摘 要
由乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)的感染引起的急性和慢性肝病目前还没有满意的治疗方法.新型治疗方法和治疗药物的研究开发,依赖于肝炎病毒致病的分子生物学机制的研究进展.关于HBV感染个体准种概念的引入,使我们对于HBV基因变异的研究,从单一病毒的基因变异上升到群体病毒的基因变异、从静态的基因突变上升到动态的基因变异,从 而对HBV存在状态的看法发生了根本的改变.HBV感染肝细胞的相关受体蛋白虽然进行了多年的研究,但还没有最终确定.利用新型技术对于HBV表面抗原蛋白的结合蛋白进行筛选是一个 重要的方向.HBV和HCV感染与肝细胞癌之间的关系已经得到确定,但是具体的分子生物学机 制还有许多工作要做.研究这2种肝炎病毒反式激活作用的把基因是阐明其引起肝细胞癌分子生物学机制的重要途径.在肝细胞中表达的肝炎病毒蛋白不是孤立存在的,或者与其自身结 合形成同二聚体,或者与病毒的其他蛋白、肝细胞蛋白结合形成异二聚体,从而对于肝细胞 的生长、代谢、甚至是恶性转化产生重要影响.
成军. 慢性病毒性肝炎发病机制的分子生物学研究进展.世界华人消化杂志 2002; 10(2):125-128
0 引言
乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)的感染,不仅引起急、慢性病毒性肝炎,而且与肝纤维化、肝细胞癌的发生发展密切相关[1-7]. 但是,目前除了部分患者对于 干扰素α(IFNα),或部分慢性乙型肝炎患者对于核苷类似物拉米夫定的治疗有部分应答 之外,还缺乏确切有效的治疗方法[8-12]. 除了拉米夫定以外,几种新型的核苷 类似物正在进行临床试验之中. 关于丙型病毒性肝炎的自然史还没有完全阐明. 慢性乙型肝 炎患者血清中存在准种(quasispecies)特点,也是严重影响抗HBV治疗效果的重要因素. 关于慢性病毒性肝炎的发病机制,如肝炎病毒特异性的受体、HBV DNA整合的机制及 其后果、肝炎病毒蛋白与肝细胞蛋白之间的相互作用、HBV/HCV的RNA/DNA的结合蛋白、 肝炎病毒蛋白的反式激活作用等,还有许多环节没有阐明,所有这些都是慢性病毒性肝炎发 病机制分子生物学的重要内容,其研究进展的相对滞后,严重影响慢性病毒性肝炎抗病毒治 疗新型治疗方案的探索.
1 乙型肝炎病毒基因的异质性与准种特点
不同的慢性乙型肝炎患者血清中HBV基因序列是不同的, 因为HBV存在不同的基因型(genoty pe)和血清型(serotype). 但同一个患者血清中的HBV基因序列的状态如何,可能不同的人 有不同的答案. HBV感染个体在相对较短的时间内,HBV基因的突变造成基因序列有微小差别 的种群, 一般不会超过核苷酸总长度的2~5%,这种差别不构成病原体不同的基因型或血清 型,但的确存在着基因序列的差别,这种现象称为准种[13-17].我们的研究表明,在慢性HBV感染患者中,的确存在准种现象,同时也得到了文献[18,19 ]的证实. 从2例患者的血清中扩增S基因(包括前-S1、前-S2和S区), 分别获得了29和2 8个克隆. 当以EcoRI/*!XhoI进行限制性片段长度多态性(RFLP)分析时,在每一例患者中至少发现5种以上的表现形式,这种RFLP特点经核苷酸序列的测定得到证实. 对于所得到的克隆进行序列分析,结果表明每个克隆之间的序列不完全一样,但同源性在98%以 上,遗传学上高度相关[20-24]. 随后对HBV其他的结构基因区如X基因、核心基因、逆转录酶区等以及调节基因区如SP1、SP2、CP、XP和增强子基因序列的异质性进行研究, 都证实了HBV在慢性感染个体中都是普遍存在的,为慢性HBV感染者体内存在HBV DNA的准种 特点提供了直接的证据[25-29].乙型肝炎病毒基因序列的异质性及准种有如下一些特点:第一,HBV基因序列的异质性和准 种特点是慢性HBV感染患者普遍存在的一种现象,而不是仅存在于个别患者的特点[30-34]. 第二,HBV基因序列的异质性和准种特点在HBV基因序列的结构基因区和调节基因 区都是普遍存在的. 在S、X、前-C/C、P基因区都存在基因序列的异质性和准种的特点, 而且在HBV基因的调节序列如启动子、增强子序列中都是存在的,这种特点贯穿于HBV整个基 因组[35-38]. 第三,HBV基因序列的异质性与准种的特点,具有重要的生物学和 临床意义. 由于HBV基因序列存在着异质性和准种的特点,产生具有反式激活和抗药性的突 变株,因而具有十分重要的生物学和临床医学意义. 第四,HBV基因序列的异质性和准种的 特点,将HBV基因序列的动态变化和种群的概念引入到了HBV的研究领域中. HBV基因突变始终都在进行之中,是一个动态变化的过程,由于HBV基因序列这种持续的变化,从而形成了 一系列的准种,这种突变的特点,不是指单一的病毒基因序列的改变,而是指HBV种群的漂 变(shift).关于HBV基因的异质性和准种特点的研究,对于HBV生物学特性及临床研究都有十分重要的意 义. 因为在此之前对于HBV的研究,大多是以独立的HBV病毒株进行研究的,而很少将HBV当 成一个基因序列不均一的病毒群体进行审视. 引入群体的概念,替代个体的概念,同时,引 入优势种群的漂变,替代个体病毒基因序列的改变,使我们对HBV的认识更加深入、全面而合理. 首先,在HBV基因的异质性和准种的研究中,发现了HBV基因序列存在着各种不同类型 的基因突变,包括缺失突变、插入突变、碱基颠换突变、以及准种等多种类型. 第二,HBV 基因异质性与准种特点的研究,有助于对HBV DNA全基因序列的认识. 从研究方法上来说, 绝大部分都是分段克隆的,然后人工拼接完成HBV DNA的核苷酸全序列. 这只是一种人工拼 接的HBV DNA序列. 我们已经应用长距离多聚酶链反应(PCR)技术,从HBV慢性感染者血清 中获得了5株HBV DNA全基因序列. 这些HBV DNA的全基因序列已被GenBank收录(收录号为: AF363961,AF363962,AF363963,AF384371,AF384372). 第三,HBV基因异质性与准种特 点的研究,有助于全面理解HBV基因突变的特点和规律. 关于HBV准种概念的引入,使我们对于HBV基因突变规律的认识,更加深刻而准确. 第四,HBV基因异质性与准种特点的研究,有 助于研究和了解HBV DNA准种形成的原因以及与临床表现和转归之间的相互关系,这是研究H BV DNA准种特点重要意义所在. 第五,HBV基因异质性与准种特点的研究,对于HBV防治研究 的未来将产生不可估量的影响. 因为在进行有效检测、有效免疫预防和有效抗病毒治疗之前 ,HBV感染在人群中的分布是相对随机和自然的. 但是,随着对于HBV检测、预防、治疗措施 的发展和应用,HBV感染的传播方式即已发生了根本的改变. 因为这种人为的干预和HBV准种 的随之漂变,目前流行的HBV感染病毒株特点与此之前的病毒种群相比较,已经发生了根本 的改变,并将继续发生变化. 因此可以想象,未来的某一天,到HBV种群的改变达到一定程 度,以往的检测手段不再有效,漏检率会大幅度提高,献血员的筛选不再有效,输血不再安 全;根据以前HBV流行株构建的基因工程疫苗的免疫预防覆盖率将会逐渐缩小,免疫预防不 再有效保护大部分易感人群;目前抗病毒治疗有效的药物筛选的结果,使抗药病毒株成为优 势种群,常规的抗病毒化疗药物不再有效. 那时,HBV感染的防治将会更加困难. 因 此,从现在开始就必须给予准种研究以充分的重视,否则,HBV感染的防治在不远的将来会 进入一个十分尴尬的境地.