Johdanto
B-hepatiittivirus (HBV) on hepatotrooppinen DNA-virus, joka tarttuu pääasiassa syntymän yhteydessä äidiltä lapselle (perinataalinen tartunta) tai veren, vaurioituneen ihon tai suojaamattoman sukupuoliyhteyden kautta (horisontaalinen tartunta). B-hepatiitti on HBV:n aiheuttama tartuntatauti, joka on suuri uhka ihmisten terveydelle maailmanlaajuisesti. Maailman terveysjärjestön mukaan maailmanlaajuisesti lähes 2 miljardia ihmistä on saanut HBV-tartunnan, joista noin 257 miljoonaa on kroonista hepatiitti B (CHB) -potilasta.1CHB-potilailla on suurempi riski sairastua maksasairauksiin, kuten kirroosiin, maksan vajaatoimintaan ja hepatosellulaariseen karsinoomaan (HCC). Keskimäärin lähes miljoona ihmistä kuolee joka vuosi akuuttiin CHB:hen ja siihen liittyviin HBV-infektion aiheuttamiin komplikaatioihin.2, 3
HBV:n replikaatiosykli sisältää vaiheita, kuten viruksen sisäänpääsyn, kapsidin kuljetuksen tumaan viruksen DNA:n korjaamiseksi, transkription, viruksen RNA:iden kuljetuksen, pregenomisen RNA:n translaation virusproteiinien synteesiä varten, pregenomisen RNA:n kapsidoinnin ja viruspolymeraasi RNA:ta sisältäviksi kapsideiksi, käänteistranskriptio DNA:ta sisältäviksi partikkeleiksi, jotka joko kuljetetaan takaisin tumaan tai vaipautuvat, ja lopuksi virionien erittyminen (kuva 1).4Hepatosyytit ovat kohdesoluja, jotka ovat herkkiä HBV-infektiolle. Infektio saa alkunsa viruksen vähäaffiniteetilla kiinnittymisellä hepatosyyttien pinnalla olevaan heparaanisulfaattiproteoglykaanireseptoriin (HSPG).5Tämän jälkeen viruksen pintaproteiinin Pre-S1-alue on vuorovaikutuksessa natriumtaurokolaattia yhdessä kuljettavan polypeptidin (NTCP),6,7 kanssa, mikä helpottaa viruksen pääsyä endosytoosin kautta. Epidermaalisella kasvutekijäreseptorilla (EGFR) on myös tärkeä rooli HBV-virionin sisäistymisessä.8, 9 Tämän prosessin aikana HBV-vaippa poistetaan ja kapsidi vapautuu sytoplasmaan. Kapsidi kuljetetaan ytimeen, jossa ydinproteiini puretaan, kun taas viruksen relaksoitu pyöreä DNA (rcDNA) tulee tumaan tumahuokosten kautta.10, 11 Isäntäsoluentsyymit (kuten endonukleaasit, DNA-polymeraasi κ, erilaiset ligaasit ja mahdollisesti tyrosyyli-DNA-fosfodiesteraasi, joka tunnetaan nimellä Tdp2) muuttavat rcDNA:n kovalenttisesti suljetuksi pyöreäksi DNA:ksi (cccDNA) (kuva 2).12, 13, 14, 15, 16 HBV-polymeraasin osallistumista tähän prosessiin ei ole tutkittu. osoittanut.
CccDNA-molekyylit ovat järjestäytyneet kromatiinin kaltaiseen rakenteeseen, joka sisältää histoneja ja ei-histoni-isäntäproteiineja. HBV:tä säätelevä proteiini HBx yhdessä cccDNA-minikromosomin kanssa tehostaa viruksen replikaatiota.17, 18, 19, 20 Ainoana transkriptiotemplaattina cccDNA tuottaa virus-RNA:ta, mukaan lukien pregenominen RNA (pgRNA), joka ohjaa virusantigeenien tuotantoa ja jälkeläisiä virioneja. Epäkypsässä kapsidissa pgRNA:ta käytetään templaattina negatiivijuosteisen DNA:n syntetisoimiseksi käänteistranskriptiolla HBV-polymeraasin läsnä ollessa, kun taas positiivisen juosteen DNA syntetisoidaan käyttämällä negatiivijuosteista DNA:ta templaattina. Samaan aikaan viruksen ribonukleaasi H:lla (RNaasi H) on rooli pgRNA:n hajottamisessa samalla kun syntetisoidaan uutta HBV-genomia.21, 22 Epäkypsiä kapsideja (varhaisia pgRNA:ta sisältäviä kapsideja tai yksijuosteista (–)-DNA:ta) löytyy. infektoiduissa soluissa, kun taas kypsiä kapsideja, joissa on osittain kaksijuosteinen DNA, havaitaan vapautuneissa viruspartikkeleissa.23Kypsät kapsidit voidaan erittää paljaina kapsideina, purkaa rcDNA:nsa kuljettamiseksi ytimeen tai vapautua viruspartikkeleina, jotka on peitetty HBV:n pintaproteiineilla.
Episomaalisella cccDNA:lla, joka syntetisoituu maksasolujen tumassa ja joka on peräisin rcDNA:sta, on tärkeä rooli HBV:n replikaatiosyklissä. Tämä cccDNA on replikaation aloituspiste, kun virus infektoi hepatosyytin. Se esiintyy tumassa stabiilien minikromosomien muodossa, jotka eivät ole herkkiä isännän immuunihyökkäykselle ja joilla on pitkä puoliintumisaika.24, 25 Lisäksi cccDNA:ta on vaikea hajottaa sen jälkeen, kun se on integroitunut isäntägeeneihin. cccDNA toimii templaattina transkriptiolle pgRNA:n tuottamiseksi,26joka sitten käänteiskirjoitetaan rcDNA:ksi, joka on cccDNA-säiliön lähde.27Tällä tavalla cccDNA monistuu jatkuvasti hepatosyyteissä. Tällä hetkellä viruksen cccDNA on suurin este, joka estää CHB:n onnistuneen paranemisen, ja sillä on ratkaiseva rooli viruksen uusiutumisessa lääkkeen lopettamisen jälkeen.28
Tällä hetkellä lääkkeet, jotka Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA) on hyväksynyt HBV-infektion hoitoon, luokitellaan kahteen luokkaan: immunomodulaattorit ja nukleos(t)ide-analogit. Immunomodulaattoreita edustavat interferonita-2a jaa-2b, joita ruiskutetaan ihonalaisesti tai lihakseen kehon vastustuskyvyn parantamiseksi ja viruksen lisääntymisen hillitsemiseksi. Immunomodulaattoreiden kehitystä rajoittavat kuitenkin niiden antotapa, sytotoksisuus ja vakavat sivuvaikutukset. Nucleos(t)ide-analogeja, joita käytetään HBV:n antiviraalisissa hoidoissa, ovat molekyylit, kuten lamivudiini (1, 3TC), entekaviiri (2, ETV), televividine (3, TBV) ja tenofoviiri (4, TFV). Asyklinen nukleotidi TFV annetaan aihiolääkemuodossa tenofoviirialafenamidina (5) tai tenofoviiridisoproksiili (6) (Kuva 3).29, 30 Useimmille potilaille tenofoviirialafenamidia tai entekaviiria suositellaan ensisijaiseksi lääkkeeksi niiden korkean tehokkuuden, turvallisuuden ja pitkäaikaisen hoidon jälkeen kehittyvän virusresistenssin alhaisen todennäköisyyden vuoksi. Nämä nukleos(t)ide-analogit voivat estää viruksen replikaatiota, mutta ne eivät voi parantaa HBV-infektiota, koska ne eivät voi eliminoida cccDNA:ta. Siksi virus uusiutuu, kun hoito keskeytetään. Siksi on kiireellisesti kehitettävä uusia hoitostrategioita maksansisäisen cccDNA:n hävittämiseksi, jotta HBV-infektio voidaan parantaa kokonaan.31, 32, 33
CccDNA:n muodostumista voidaan moduloida tai estää cccDNA-synteesin estäjillä, cccDNA-vähentäjillä, ydinproteiinin allosteerisillä modulaattoreilla, RNaasi H:n estäjillä, cccDNA:n transkription modulaattoreilla, HBx-estäjillä ja muilla pienimolekyylisillä inhibiittoreilla (kuvio 4). Lisäksi useita strategioita voidaan soveltaa kohteena olevaan cccDNA:han suoraan tai epäsuorasti. Nämä strategiat ovat tällä hetkellä kliinisen kehityksen prekliinisissä tai alkuvaiheessa. Niihin kuuluvat geeninmuokkaustekniikat,34, 35 epigeneettistä modifikaatiota,36farnesoidi X -reseptorin (FXR) estäjien, 37, 38 viruksen vapautumisen estäjien käyttö,39miRNA,40siRNA39, 41, 42 ja episomaalisen DNA:n immuunivälitteinen hajoaminen.43Tässä katsauksessa käsittelemme merkityksellisiä edistysaskeleita pienten molekyylien kehittämisessä, joita voitaisiin käyttää mahdollisissa antiviraalisissa strategioissa cccDNA:n poistamiseksi.
Osion katkelmia
HBV:n cccDNA-synteesin estäjät
HBV cccDNA:ta käytetään templaattina pgRNA:n synteesiä varten. Vaikka infektoituneet hepatosyytit sisältävät vain pienen määrän cccDNA:ta, tämä on erittäin tärkeää HBV:n replikaatiolle ja jatkuvan infektion muodostumiselle. Strategioissa HBV-infektion parantamiseksi tulisi keskittyä viruksen cccDNA:n hiljentämiseen tai poistamiseen infektoituneiden maksasolujen ytimestä. Useiden pienten molekyylien joukossa cccDNA-synteesin estäjät häiritsevät rcDNA:n muuttumista cccDNA:ksi ja vähentävät viime kädessä
HBV cccDNA -vähentäjät
Chenet ai.48käytti primäärisiä ihmisen hepatosyyttejä (PHH) sisäisten yhdistekirjastojen korkean suorituskyvyn seulomiseen (HTS) ja löysi sarjan ksantonijohdannaisia uusina HBV cccDNA:n vähentäjinä. Nämä yhdisteet olivat tehokkaita alentamaan HBsAg:n solunulkoisia tasoja soluviljelmien supernatanteissa. Näiden estäjien vaikutusmekanismeja koskevat tutkimukset paljastivat tämän yhdisteen10pystyi alentamaan HBeAg-tasoja HepDES19-solulinjassa EC:llä500,71 µM. Sillä välin,
HBV:n ydinproteiinin allosteeriset modulaattorit
HBV-ydinproteiini (Cp) on 183 aminohapon rakenneproteiini, joka kokoontuu itsestään muodostaen HBV-viruksen kapsidin. Sillä on tärkeä rooli HBV:n replikaatiosyklissä. Viruskapsidin rakennekomponenttina se voi olla vuorovaikutuksessa isäntäproteiinien kanssa ja säädellä isäntägeenin transkriptiota. Sen lisäksi, että Cp on viruskapsidin perusrakenneyksikkö, sillä on toimintoja lähes jokaisessa HBV:n elinkaaren vaiheessa, 10, 50, 51 mukaan lukien cccDNA-tasojen ja isäntägeenin modulaatio.
Heteroaryyli-dihydropyrimidiinijohdannaiset (HAP:t)
HBV CpAM:ien tutkimus ja kehitys keskittyy tällä hetkellä heteroaryylidihydropyrimidiinijohdannaisiin (HAP). Nämä yhdisteet häiritsevät kapsidiproteiinien vuorovaikutusta muuttaen vetysidosten muodostumista ja hydrofobisia voimia kapsidialayksiköiden rajapinnassa. Tämän seurauksena HAP:t edistävät poikkeavien tyhjien rakenteiden muodostumista, jotka myöhemmin hajoavat, samalla kun ne estävät cccDNA-poolin lisääntymisen edelleen.57, 58
Vuonna 2001 tutkijat työskentelevät lääketeollisuudessa
Sulfamoyylibentsamidijohdannaiset (SBA:t)
DVR-23 (16) saatiin HTS:n jälkeen ja se oli ensimmäinen tämän inhibiittoriluokan edustaja.62Se osoitti antiviraalista aktiivisuutta alhaisella mikromolaarisella pitoisuudella AML12HBV10-solulinjassa (EC50=0,3 μM). Lisäksi yhdiste16osoitettiin inhiboivan pgRNA- ja kapsidiproteiinien kokoamista erittäin selektiivisellä tavalla estäen siten rcDNA:n ja cccDNA:n synteesiä. Lisäksi DVR-23 osoitti myös alhaista sytotoksisuutta CC:n kanssa50arvot yli 50 µM useissa solulinjoissa.62Myöhemmin,
HBV RNaasi H:n estäjät
HBV DNA-polymeraasi on monitoiminen entsyymi, jolla on tärkeä rooli HBV:n replikaatiosyklissä. HBV-polymeraasin toiminnallisena domeenina RNaasi H on saanut paljon huomiota.71, 72 HBV pgRNA käänteiskopioituu sytoplasmisissa kapsidipartikkeleissa. Tässä prosessissa viruksen RNaasi H -aktiivisuus on vastuussa pgRNA:n hajoamisesta, mikä helpottaa positiivisen juosteen DNA:n muodostumista ja sen kuljettamista ytimeen cccDNA:n muodostamiseksi. Siten RNaasi H:n estäjät voivat estää
HBV cccDNA:n transkription modulaattorit
cccDNA:n transkriptiomodulaattoreilla on myös tärkeä rooli cccDNA:n muodostumisen vähentämisessä ja häiritsemisessä. On osoitettu, että cccDNA:n transkription modulaattorit voivat vähentää tehokkaasti HBeAg:n, HBsAg:n ja solunsisäisen virus-RNA:n tuotantoa, estäen siten cccDNA:n vastaavia toimintoja ja toimien epäsuorasti estävässä roolissa cccDNA:n muodostumisessa.76
Sarja luonnollisia tuoteanalogeja, jotka perustuvat helioksantiiniin (25) (kuvio 10) on syntetisoitu ja ne ovat antiviraalisia
Pienimolekyyliset estäjät, jotka kohdistuvat HBx-proteiiniin
HBx-proteiini on ei-rakenteellinen pieni säätelyproteiini, jota HBV koodaa ja jonka molekyylipaino on noin 17 kDa. Tumassa HBx sitoutuu cccDNA-minikromosomiin ja sillä on rooli epigeneettisessä modifikaatiossa, samalla kun se aloittaa ja ylläpitää cccDNA-transkriptiota. HBx voi sitoutua DNA-vaurioita sitovaan proteiiniin 1 (DDB1) ja se kootaan HBx-DDB1-CUL4-ROC1E3-ligaasikompleksiksi. Kompleksi pystyy hajottamaan isännän restriktiotekijän SMC5/6, joka estää viruksen transkription ja siten HBx:n
Muut pienet molekyylit vähentävät HBV cccDNA -tasoja
L-askorbiinihappoa käytetään yleensä lähtöaineena kemialliseen synteesiinL-treoosinukleosidit useimmissa standardimenetelmissä. Luoet ai.96ovat tutkineet kahta vaihtoehtoista reittiä, joita voidaan käyttää syntetisoimaan 2-O-metyyli-L-treofuranoosi, alkaen jommastakummastaL-arabitoli taiL-dietyylitartraatti. Tämä menetelmä soveltuu fosfonometoksideoksitreosyyliadeniinin (PMDTA) aryylioksiamidaattiaihiolääkkeiden synteesiin gramma-asteikolla. Solumäärityksessä aihiolääke35(Kuva 12)
Päätelmät ja tulevaisuudennäkymät
Nykyisen HBV:n replikaatiosyklin ja viruksen rakennebiologian tietojemme perusteella oletetaan, että viruksen cccDNA on ratkaisevan tärkeä jatkuvan infektion ylläpitämisessä, mikä rajoittaa mahdollisuuksia täydelliseen parantumiseen. Sekä HBV:n replikaation välituotteena että sen transkriptiotemplaattina cccDNA voi muodostuauudelleeninfektion tai solunsisäisen replikaation kautta. Lisäksi se kerääntyy infektoituneiden hepatosyyttien ytimeen cccDNA-poolina. Nykyiset antiviraaliset hoidot
Ilmoitus kilpailevista eduista
Kirjoittajat ilmoittavat, että heillä ei ole tiedossa kilpailevia taloudellisia etuja tai henkilökohtaisia suhteita, jotka olisivat voineet vaikuttaa tässä artikkelissa raportoituun työhön.
Kiitokset
Kiitämme Kiinan kansallisen luonnontieteiden säätiön (NSFC:n numerot 82173677 ja 81773574) ja Shandongin maakunnan erinomaisten nuorten tutkijoiden tiedesäätiön (ZR2020JQ31) taloudellisesta tuesta. Tätä työtä tuki osittain Espanjan tiede- ja innovaatioministeriö apurahalla PID2019-104176RB-I00/AEI/10.13039/501100011033, joka myönnettiin L.M.-A. Myös Fundación Ramón Arecesin institutionaalinen apuraha CBMSO:lle tunnustetaan. L.M.-A. liittyy
Xinyong Liusai BS- ja MS-tutkinnon Shandongin yliopiston farmaseuttisten tieteiden korkeakoulusta vuonna 1984 ja 1991. Vuodesta 1997 vuoteen 1999 hän työskenteli Instituto de Quimica Medicassa (CSIC) Espanjassa vanhempina vierailevana tutkijana. Hän valmistui tohtoriksi Shandongin yliopistosta vuonna 2004. Tällä hetkellä hän on Shandongin yliopiston lääkekemian instituutin täysprofessori. Hänen tutkimusalueitaan ovat rationaalinen lääkesuunnittelu ja -synteesi sekä a
Xinyong Liusai BS- ja MS-tutkinnon Shandongin yliopiston farmaseuttisten tieteiden korkeakoulusta vuonna 1984 ja 1991. Vuodesta 1997 vuoteen 1999 hän työskenteli Instituto de Quimica Medicassa (CSIC) Espanjassa vanhempina vierailevana tutkijana. Hän valmistui tohtoriksi Shandongin yliopistosta vuonna 2004. Tällä hetkellä hän on Shandongin yliopiston lääkekemian instituutin täysprofessori. Hänen tutkimusalueitaan ovat rationaalinen lääkesuunnittelu ja -synteesi sekä erilaisten molekyylien antiviraalinen arviointi, jotka ovat vuorovaikutuksessa tiettyjen entsyymien ja reseptorien kanssa viruksen elinkaaren aikana.
Peng Zhanhän suoritti lääkekemian BS-, MS- ja PhD-tutkinnon Shandongin yliopistosta Kiinasta vuosina 2005, 2008 ja 2010. Myöhemmin hän liittyi Shandongin yliopistoon luennoitsijana (2010–2012). Vuodesta 2012 vuoteen 2014 hän työskenteli Japan Society for the Promotion of Sciencen (JSPS) rahoittamana tutkijatohtorina Japanissa. Hän on tällä hetkellä täysprofessori Shandongin yliopiston lääkekemian instituutissa. Hänen tutkimusintresseihinsä kuuluu uusien virus- ja kihtilääkkeiden löytäminen rationaalista lääkesuunnittelua ja kombinatorista kemiaa käyttäen.
Yu Jinsai BS:n Binzhoun lääketieteellisen yliopiston farmasian korkeakoulusta vuonna 2022. Hän suorittaa parhaillaan maisterintutkintoa lääkekemian osastolla, School of Farmaseutical Sciences Shandongin yliopistossa, työskenteleen professori Xinyong Liun ja professori Peng Zhanin valvonnassa. Hänen tutkimusalueensa keskittyvät HBV:n kovalenttisesti suljettujen sirkulaaristen DNA:n (cccDNA) estäjien rationaaliseen suunnitteluun, synteesiin ja biologiseen arviointiin.
Luis Menendez-Ariassai tohtorin tutkinnon biologiassa Madridin Complutense-yliopistosta ja oli tohtorintutkinto Frederick Cancer Research and Development Centerissä. Tällä hetkellä hän on CSIC-tutkimusprofessori ja ryhmän johtaja Centro de Biología Molecular "Severo Ochoassa" Madridissa. Hänen tutkimuksensa on omistettu HIV-käänteiskopioijaentsyymien rakenne-aktiivisuussuhteiden ymmärtämiselle ja HIV-resistenssin mekanismien selvittämiselle antiretroviraalisille lääkkeille. Hän on ollut mukana kirjoittamassa yli 130 vertaisarvioitua julkaisua ja toimii lehden toimituskunnissa.Antimikrobiset aineet ja kemoterapia,Antiviraalinen tutkimus,Antiviraalinen terapia,Virologian rajat,Journal of Biological Chemistry,PLoS One,VirustutkimusjaVirukset.
© 2023 Elsevier Ltd. Kaikki oikeudet pidätetään.