Wie hepatitis B-und delta-Viren etablieren eine Infektion von Leber-Zellen: Forscher erkunden Infektion mit der neuen cell culture system

Princeton University Forscher entwickelt haben, eine neue, skalierbare Zell-Kultur-system, das ermöglicht die detaillierte Untersuchung, wie host-Zellen reagieren auf eine Infektion mit hepatitis B (HBV) und delta-virus (HDV). Das Papier beschreibt Ihre Erkenntnisse im Internet veröffentlicht wurde am 18. Juni 2019 in der Fachzeitschrift Hepatology.

HBV verursacht eine akute Erkrankung, die in der Regel schnell gelöscht von Erwachsenen mit intaktem Immunsystem, aber kleine Kinder und Menschen mit HIV sind besonders dem Risiko, eine chronische HBV-Infektion, die führen kann zu Leberzirrhose oder Leberkrebs. Die Infektion mit HBV macht auch eine person anfällig für eine Infektion mit HDV, die zu akutem Leberversagen und/oder beschleunigen die progression zur Zirrhose oder Krebs. Zum Glück, eine wirksame Impfung existiert für HBV -, und weil HDV erfordert HBV in, um sich zu vermehren, beide können als vermeidbare Krankheiten. Jedoch, die Kosten und der begrenzten Verfügbarkeit des Impfstoffs lässt sich Millionen mit einem Risiko für Infektionen weltweit.

Ein besseres Verständnis der Funktionsweise der Viren beeinflussen die Zellen, die Sie infizieren würden, unterstützen bei der Entwicklung von Medikamenten zur Bekämpfung oder gar Heilung der Infektion, aber HBV-und HDV-nur infizieren Leberzellen (Hepatozyten) von Menschen und Schimpansen. Solche Zellen sind schwer zu bekommen, und wenn Sie gewachsen außerhalb des Körpers in Zellkultur, Durchlaufen Sie einen Prozess, der als de-Differenzierung: im Laufe von nur wenigen Tagen, verlieren Sie Ihre speziellen Eigenschaften und der Funktionsweise. Wenn dies geschieht, Sie verlieren auch die Fähigkeit, infiziert mit HBV und HDV, die Schaffung eines der wesentlichen Hindernisse für das Studium der chronischen viralen Infektion.

„Versuche, die gemacht wurden, seit Mitte der 1980er Jahre zu etablieren, die stabil — und, was noch wichtiger ist, persistent-Infektion in primären humanen Hepatozyten (PHHs) mit begrenztem Erfolg“, sagte Alexander Ploss, ein außerordentlicher professor in der Abteilung für Molekulare Biologie an der Princeton-Universität und Leiter der Studie.

Studien mit anderen Geweben haben gezeigt, dass spezialisierte Zelltypen erfordern manchmal die Unterstützung anderer Arten von Zellen, um zu halten Ihren differenzierten status. Hepatozyten stellen die Mehrheit der Zellen in der Leber, aber das Gewebe enthält auch viele andere Zelltypen, die gemeinsam bezeichnet als „nicht-parenchymatösen Zellen.“ Vor kurzem, student Benjamin Winer, zusammen mit den Kollegen von Ploss‘ Labor und am Hurel Corporation, gezeigt, dass frisch isolierte humane Hepatozyten können angebaut werden zusammen mit nicht-parenchymatösen Zellen auf eine tragende Fläche aus Kollagen. In diesem Zellkultur-system, das die Forscher fordern eine self-assembling co-Kultur von primären humanen Hepatozyten (SACC-PHH), die Hepatozyten behalten Ihren differenzierten Zustand und können chronische HBV-Infektion für bis zu 40 Tage.

„Dieses system geschaffen hat, ungeahnte Möglichkeiten zu studieren host responses to hepatitis-virus, insbesondere im Zusammenhang mit einer persistierenden Infektion,“ Ploss sagte.

In der neuen Studie, Winer und Kollegen untersucht, wie Hepatozyten reagieren auf eine Infektion mit HBV und HDV. Zunächst wurde getestet, ob SACC-PHH unterstützen kann eine Infektion mit beiden Viren. HBV entführt den cell ‚ s protein making machinery zu machen viralen Proteine und HDV-co-opts HBV-Proteine zu montieren selbst. Daher, HDV kann sich nur reproduzieren, wenn es infiziert Zellen gleichzeitig mit HBV-co-Infektion) oder in Zellen, die bereits chronisch mit HBV infiziert (Superinfektion). Die Forscher fanden heraus, dass diese beiden Szenarien, die auftreten können, in SACC-PHH, selbst wenn die Kultur-system wurde verkleinert, um winzige 384 Vertiefung Kultur-Platten-eine Entwicklung, die macht das system gut geeignet für Hochdurchsatz-screening von medikamentenkandidaten. Dementsprechend zeigte das team, dass eine prophylaktische Behandlung mit zwei Kandidaten Virostatika, entecavir und Myrcludex B, konnte reduzieren die beiden hepatitis-Viren in SACC-PHH.

Virale Infektionen provoziert viele änderungen in der host-Zelle, reicht von metabolischen Anpassungen, um die Aktivierung der angeborenen Immunabwehr, die erkennen und zerstören virus im inneren der Zelle. Zu erkunden, welche Veränderungen Hepatozyten Erfahrung in der Reaktion auf HBV/HDV-Infektion, die Autoren angeschaut, welche Gene wurden exprimiert mit einer Technik namens RNA-Seq Analyse. Die Daten zeigten, dass die Zellen mit HBV infiziert zeigen erhöhte expression von Genen, die an der oxidativen Phosphorylierung und Interaktion mit der extrazellulären Umgebung. Hingegen Zellen, die zusätzlich mit HDV infiziert hatte ähnliche genexpressionsmuster wie nicht-infizierte Zellen.

Interessanterweise, obwohl die Hepatozyten “ angeborene immun-Signalisierung Wege waren intakt und könnte stimuliert werden durch Zugabe von Chemikalien, wie beispielsweise poly(I:C), die HBV-Infektion nicht aktiviert habe diese Abwehr. Auf der anderen Seite, die Behandlung mit poly(I:C) geholfen unterdrücken HBV-Wachstum, was der virus fliegt wirklich unter dem radar der Zellen‘ Verteidigung, um eine persistierende Infektion.

Wie angeborenen Immunabwehr beeinflussen HBV/HDV-co-Infektion erscheint differenzierter. Die Stimulation des angeborenen Immunsystems, die Wege mit poly(I:C) hatte wenig Einfluss auf HDV. HBV/HDV-co-Infektion auch Fehler beim aktivieren der Verteidigung Wege in die Hepatozyten die meisten menschlichen Spendern untersucht, aber ein Spender zeigten angeborene Immunsystem bei der co-Infektion, was auf eine person, die genetische make-up kann Einfluss auf Ihre Fähigkeit zur Bekämpfung der Infektion.

„Wir glauben, dass unsere optimierte, hoch-Durchsatz-SACC-PHH-Plattform ist eine einzigartige Ressource für die Untersuchung hepatotropic Krankheitserreger, und dass unsere Daten helfen, Voraus, Verständnis hartnäckige Infektionen durch HBV und HDV,“ Ploss sagte.

Die Studie wurde finanziert durch die Nationalen Institute der Gesundheit, die Burroughs Wellcome Fund, dem National Institute of Diabetes and Digestive und Nieren Krankheiten, das Nationale Institut der Allergie und Infektionskrankheiten, und der New-Jersey Kommission auf Krebs Forschung.