原创 乙肝药物模型,基于HBV生命周期,对比多衣壳抑制剂组合

原标题:乙肝药物模型,基于HBV生命周期,对比多衣壳抑制剂组合

乙肝病毒,是目前全球研究热点之一,英国约克大学系统分析交叉学科中心、英国约克大学数学系、英国利兹大学阿斯特伯里结构分子生物学中心的研究人员,近期介绍:我们提出了一个完整细胞内HBV感染动力学模型,包括目前药物靶向的所有分子过程,并与一些临床研究结果一致,2020年12月23日发表在科学杂志《Viruses》(下图:英国约克大学)。

乙肝药物模型,基于HBV生命周期,对比多衣壳抑制剂组合

这个模型的作用是,说明以往人们未曾想到的乙肝病毒亚病毒颗粒形成的动力学行为,这项研究结果有助于更好地了解乙肝病毒感染的免疫反应。同时,模型结论还可以快速比较评估不同的治疗方案影响,以及其作为联合用药的潜在协同作用。比如,对比现有和目前正处于开发的乙肝在研新药,多种衣壳组装抑制剂组合的治疗效果,哪一种组合更理想。

研究方向是什么?

简单的讲,英国约克大学系统分析交叉学科中心等研究人员,研究方向是提出了一个比较不同药物组合策略的电子平台,而不是某种研究药物。这个平台是在HBV感染的细胞内模型中建立的,属于完整的HBV感染细胞内动力学随机模型,模型由乙肝病毒生命周期的基本步骤所组成。比如,和丙肝病毒的细胞内模型相似,在这个模型中,病毒通过牛磺胆酸钠协同转运多肽(NTCP)受体释放核衣壳进入细胞的病毒进入步骤,并没有明确包括在内。

这是因为,本研究人员认为这项研究重点是,细胞内感染动力学。研究人员使用的模型来研究病毒离子,从单个受感染细胞释放的动力学,并提出了一个模型来测试抗病毒策略,并探索它们的协同作用。使用了离散反应网络发展这个模型,而不是连续的方程组。以下是这种新模型和以往模型对比的优点,包括部分反应以及参数选择。

HBV的生命周期

科学杂志《Viruses》上,介绍了模型的HBV生命循环过程。HBV是由牛磺胆酸钠共转运多肽(NTCP)受体介导的,它让含有松弛环状DNA核衣壳通过内吞作用释放细胞中。第一步:将核衣壳连接到细胞核后,传递松弛环状DNA。宿主DNA修复因子,将松弛环状DNA转化转化为共价闭合环状DNA,也就是乙肝病毒复制模板cccDNA。

第二步:在感染过程中,由cccDNA产生的X蛋白促进cccDNA的去沉默并阻止其沉默。第三步:以cccDNA为模板,RNA聚合酶II(RNA Pol II)合成病毒RNA,包括pgRNA、LS、S、PreC和xmrna。pgRNA编码核心(C)和聚合酶(P)蛋白;xmrna编码X蛋白;LS mRNA编码L表面蛋白;S mRNA编码M和S表面蛋白;PreC mRNA编码前核心(PreC)蛋白。

第四步:核糖体(Rib)翻译这些mRNA导致病毒蛋白质的合成。第五步:pgRNA和P形成1:1的核糖核蛋白(RNP)复合物,具有组装能力。第六步:使用C蛋白包埋RNP复合物以形成含核蛋白的核衣壳前列腺素RNA:P(pgNC),也称为未成熟核衣壳。再将C蛋白组装成空的核衣壳(emNC)。第七步:pgNC内P对pgRNA的反转录,使pgNC转化为一个含有核衣壳的rcDNA(rcNC),也被称为成熟核衣壳。

第八步:从成熟的核衣壳中回收rcDNA形成更多的cccdna。在一层包含病毒的膜和一层完整的病毒外膜和一层完整的病毒分泌层。第九步:把未成熟的核衣壳包裹起来,产生含有RNA的颗粒。随后是包被空核衣壳并分泌空病毒粒子。L、M和S蛋白通过常规管状出芽进入晚期内体并退出细胞形成空丝和丝状亚病毒颗粒(SVPs)。S蛋白质组装成八面体球体(球形SVP)并离开细胞。

研究HBV生命周期,对开发慢性乙肝新药有哪些作用?

可以更好地理解HBV细胞内的生命周期,通过开发基于实验的数学模型,有助于快速、廉价地评估抗病毒药物方案。因为目前全球针对乙肝病毒生命周期多方向,且具有潜在意想不到的协同效应(观点来自:Viruses)。本研究人员包括Farzad Fatehi 、Richard J.Bingham等介绍,虽然细胞内HBV动力学的某些方面以前已经建模,但我们的模型是第一个考虑到描述不同类型抗病毒方案,靶向所有过程的反应模型。

包括感染性和非感染性颗粒的组装细节,以及核衣壳的机制装配。尤其是在该模型包括亚病毒颗粒(SVPs)形成,其数量远超过传染性病毒粒子。所以,它可以捕捉到感染开始时,典型的低分子物种浓度下颗粒形成的动力学。

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