Virus hepatitidy C

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 20. října 2020; kontroly vyžadují 10 úprav .
Virus hepatitidy C

Elektronový mikrofotografie "viru hepatitidy C" purifikovaný z buněčné kultury. Velikost = 50  nanometrů
vědecká klasifikace
Skupina:Viry [1]Oblast:RiboviriaKrálovství:OrthornaviraeTyp:KitrinoviricotaTřída:FlasuviricetesObjednat:AmarilloviralesRodina:FlaviviridaePohled:Virus hepatitidy C
Mezinárodní vědecký název
Hepacivirus C

Virus hepatitidy C ( lat .  Hepacivirus C , HCV) je původcem hepatitidy C u lidí a šimpanzů . RNA virus patřící do čeledi Flaviviridae (rod Hepacivirus; stejný rod zahrnuje viry, které způsobují onemocnění podobná hepatitidě C u psů a koní [2] [3] ). Objeven v roce 1989 klonováním kopie DNA viru, který způsobil non-A, non-B parenterální hepatitidu u infikovaných šimpanzů. Toto je první virus identifikovaný na základě dešifrování nukleotidové sekvence dlouho před jeho zobrazením pomocí elektronového mikroskopu [4] [5] . Podle baltimorské klasifikace virů patří do třídy IV. K dnešnímu dni byla tímto virem infikována nejméně 3 % světové populace [ 6 ] .

V roce 2020 byla Nobelova cena za lékařství udělena americkým virologům Harveymu Alterovi , Charlesi Riceovi a Britovi Michaelu Houghtonovi za objev viru hepatitidy C [7] [8] [9] .

Historie objevů

První práce, která nakonec úspěšně skončila identifikací viru a stanovením jeho patologické role v onemocněních jater , byla zahájena již na počátku 70. let 20. století Harvey Alterem . Alter, pracující v americkém Národním institutu zdraví , se pokusil zjistit příčiny hepatitidy při krevních transfuzích (v té době dosahovala pravděpodobnost hepatitidy v důsledku krevních transfuzí 30 %) vyšetřením krevních vzorků, jejichž transfuze následně způsobila hepatitidu u zdravých příjemců. V roce 1975 zjistil, že za některé případy hepatitidy byl pravděpodobně odpovědný neobjevený virus. Koncem 70. let Alter experimentálně prokázal infekční povahu nové nemoci transfuzí šimpanzího krevního séra od dárců, jejichž krev způsobila hepatitidu. [deset]

Dlouhou dobu nebylo možné určit, co přesně způsobuje hepatitidu C. V roce 1982 zahájil Michael Houghton laboratorní výzkum s cílem identifikovat původce hepatitidy C. Koncem 80. let se mu to podařilo aplikací nového přístupu – molekulárního klonování fragmentů genomu virů v bakteriích . [11] Díky práci Houghtona a jeho skupiny výzkumníků se podařilo nejen identifikovat patogen, ale také zavést screeningové testy do širokého použití (začaly se používat od roku 1990), což umožnilo drasticky snížit frekvenci infekcí krevní transfuzí.

Charles Rice byl zakladatelem práce na studiu viru hepatitidy C v laboratoři pomocí modelových zvířat a buněčných kultur. [12] Zpočátku byli šimpanzi jediným živočišným druhem schopným infikovat virus hepatitidy C. Výzkum na lidoopech je ale velmi nákladný a složitý, a hlavně jsou na ně uvalena velmi přísná etická omezení. Tyto okolnosti velmi ztěžují získávání nových relevantních údajů. V roce 2000 tým vedený Riceovou ohlásil úspěšnou kultivaci viru hepatitidy C v buněčné linii lidské rakoviny jater. Byli také úspěšní při vytváření chimérické linie imunosuprimovaných myší, jejichž játra jsou tvořena lidskými hepatocyty , což je činí náchylnými k lidskému viru (nedostatek imunity brání odmítnutí cizích buněk). Díky práci Rice a jeho skupiny bylo možné podrobně studovat biologii viru a zahájit hledání účinných léků (první taková práce byla zahájena v jeho laboratoři).

V roce 2020 byli Alter, Houghton a Rice oceněni Nobelovou cenou za fyziologii a medicínu za objev viru hepatitidy C a jeho roli v onemocněních lidských jater. Všichni tři laureáti již dříve přijali a nyní se aktivně podílejí na vývoji vakcíny proti viru hepatitidy C [13] .

Budova

Genom

Genom viru je reprezentován jednořetězcovou lineární (+)RNA o velikosti asi 9400 nukleotidů , která je schopna plnit funkci jak mRNA , tak sloužit jako templát pro syntézu dceřiných kopií virového genomu. [14] Genom obsahuje pouze jeden gen , který kóduje 9 různých proteinů . Zpočátku je RNA viru hepatitidy C přeložena do polypeptidu o délce asi 3000 aminokyselin . Genom viru obsahuje dvě nekódující oblasti a jeden velký otevřený čtecí rámec kódující strukturální a nestrukturální proteiny. Geny kódující strukturální proteiny jsou umístěny na 5' konci řetězce RNA, zatímco nestrukturální proteiny jsou umístěny na 3' konci. Strukturní proteiny zahrnují proteiny jádra, E1 a E2. Jádrový protein je nukleokapsidový protein, má RNA-vazebnou aktivitu, moduluje transkripci a translaci některých buněčných genů a má onkogenní potenciál. Právě s proteinem jádra je spojena závažnost přímého cytopatického účinku viru hepatitidy C. Proteiny E1 a E2 - glykoproteiny vnějšího obalu viru jsou vysoce variabilní a jejich C-koncové části jsou hydrofobní a mohou přijímat část v interakci s buněčnou membránou. Strukturní zóna také kóduje peptid p7, který hraje důležitou roli při uvolňování virionu z infikované buňky. Nestrukturní oblast virového genomu kóduje 6 proteinů - NS2 , NS3 , NS4A , NS4B , NS5A a NS5B . Předpokládá se, že funkce NS2 a NS4 jsou spojeny s buněčnou membránou. Kromě toho je protein NS2 virovou proteinázou závislou na zinku a spolu s buněčnými peptidázami se podílí na autokatalytickém štěpení sebe sama z virového polyproteinu. Protein NS3 je virová proteináza , která hraje důležitou roli při zpracování virových proteinů. Protein NS4A působí jako efektor nebo kofaktor pro NS3, reguluje fosforylaci proteinu NS5A, který má funkci replikázy. Existují určité důkazy, že rezistence vůči IFN-a závisí na NS5A , protože má oblast zapojenou do inhibice IFN-a indukovatelné proteinkinázy. Protein NS5B je virová RNA-dependentní RNA polymeráza . Podle současných koncepcí se v infikované buňce proteiny NS4A, NS4B, NS5A a NS5B spolu s proteinem NS3 spojují do struktury, která hraje důležitou roli při replikaci viru. Vysoká konzervativnost 5'- a 3'- nekódujících oblastí a jejich důležitá role při replikaci viru z nich činí slibné cíle pro vývoj léčby a prevenci virové hepatitidy C.

Jedním z nejdůležitějších rysů genomu HCV je jeho výrazná heterogenita způsobená vysokou úrovní reprodukce a četností chyb replikace. Rychlost produkce virových částic dosahuje 10 11 −10 12 za den s poločasem rozpadu virových částic od 2,2 do 7,2 hodin (asi 3 hodiny v průměru). Odhaduje se, že každý infikovaný hepatocyt produkuje asi 50 virionů denně. Náchylnost k mutacím jednotlivých oblastí genomu je různá (nejvariabilnější jsou oblasti kódující vnější obalové glykoproteiny E2 a E1). Taková multivariance HCV vede k neustálé konkurenci mezi tvorbou nových antigenních variant a produkcí neutralizačních protilátek , což zajišťuje „únik“ z imunologického dohledu, stejně jako tvorbu rezistence na antivirotika a dlouhodobé dlouhodobé chronické přetrvávání HCV v těle.

Předpokládá se, že HCV genetický materiál není schopen integrovat se do genomu infikovaných buněk [4] [5] [15] .

Struktura virionu

Velikost virionů je 30-50 nm.

V krvi je asi 75 % virových částic spojeno s lipoproteiny o nízké a velmi nízké hustotě . K syntéze lipoproteinů dochází v endoplazmatickém retikulu (EPR) hepatocytů, kde pravděpodobně interagují s protein-lipidovou membránou HCV a tvoří komplex (tzv. lipovirové částice). Jako součást takového komplexu jsou virové částice chráněny před účinky protilátek a díky interakci s LDL receptory pronikají do buněk (především do hepatocytů). Receptor SR-BI (receptor lipoproteinů s vysokou hustotou ) se také podílí na mechanismech pronikání lipovirových částic viru hepatitidy C do buněk .

Virové částice mají protein-lipidový obal tvořený lipidy infikovaných buněk a povrchovými proteiny viru. Pod skořápkou je ikosaedrický nukleokapsid , který je tvořen jádrem (core) proteinem a obsahuje virovou RNA. Velikost nukleokapsidu je 33-40 nm.

Dosud nebyla objasněna detailní struktura viru hepatitidy C, což je způsobeno nízkým obsahem viru v krvi infikovaných lidí a zvířat (virus se nemnoží v buněčných kulturách) a schopností virových částic tvořit komplexy s protilátkami a krevními lipoproteiny [4] [5] [15] .

Životní cyklus viru

RNA viru, která tvoří materiální základ jeho genomu, může fungovat jako mRNA , která je kompletně přeložena na EPR ribozomy infikovaných buněk. V důsledku takové úplné translace se vytvoří polyprotein obsahující všechny virové proteiny. Polyprotein je štěpen na funkční proteiny pomocí buněčných a virových proteáz (vznikají 3 strukturní proteiny, které jsou následně zahrnuty do zralého viru, a 7 nestrukturálních proteinů, které zajišťují replikaci HCV) [6] . Procesy skládání a posttranslačních modifikací E1 a E2 proteinů probíhají výhradně v EPR prostoru.

Na genomové RNA viru, která funguje jako templát pro reprodukci, dochází také k syntéze dceřiných kopií virového genomu za účasti specifické virové RNA polymerázy , která vzniká v důsledku štěpení polyproteinu. Díky tomu má genomová RNA viru hepatitidy C nezávislou infekční schopnost (je schopna infikovat buňky, i když se do nich dostane v „nahé formě“, tedy ne jako součást zralých virionů), která mimochodem , je typický pro všechny viry třídy IV baltimorské klasifikace . Dceřiné kopie virového genomu zase mohou působit jako mRNA i jako součást nových virionů produkovaných infikovanými buňkami [16] .

Sestavení částic HCV se provádí v membránách endoplazmatického retikula, vakuolách Golgiho aparátu a cytoplazmě . Jádrový protein zůstává na cytoplazmatickém povrchu ER a v lipidových vakuolách cytoplazmy, zatímco obalové proteiny částečně pronikají do vnitřní dutiny ER. V endoplazmatickém retikulu tvoří proteiny E1 a E2 komplex a procházejí zpracováním , které pravděpodobně končí v sekrečních vakuolách Golgiho aparátu. Nukleokapsid po sbalení RNA se obalí a virus vyletí do ER nádrží. Vytvořené virové částice opouštějí buňku jako součást sekrečních vakuol. Rychlost tvorby virionů u pacientů s chronickou infekcí HCV může dosáhnout 10 12 částic za den.

Na mechanismech vstupu viru do buněk se kromě LDL receptoru podílí i receptor CD81 (obnažený na povrchu většiny buněk). Předpokládá se, že vazbou na tento receptor se do buněk dostávají virové částice, které nejsou spojeny s lipoproteiny.

HCV má tropismus nejen pro játra, ale také pro některé další tkáně a orgány. Je schopen replikovat se zejména v buňkách imunitního systému, včetně monocytů / makrofágů a B lymfocytů , v dendritických buňkách , hematopoetických progenitorových buňkách, mikrogliích , kardiomyocytech , střevním epitelu, osteoblastech a folikulech B lymfocytů lymfatických uzlin . Bylo prokázáno, že infikované lymfoidní buňky mohou být příčinou infekce zdravých jater při jejich transplantaci. Extrahepatální rezervoár infekce může sloužit jako zdroj reaktivace onemocnění po ukončení léčby interferonem a také hrát roli při rozvoji takových patologických procesů imunitního systému, jako je B-buněčný lymfom a smíšená kryoglobulinémie [4] [ 5] .

Podtypy virů

Existuje 8 hlavních genotypů HCV, které se na základě rozdílů v primární struktuře RNA dělí na více než 100 podtypů. Typy viru hepatitidy C jsou označeny arabskými číslicemi (1-8) a podtypy latinskými písmeny (1a, 1b, 2a atd.). Každý z virových genotypů má své vlastní charakteristiky patogeneze a přenosových cest, což určuje důležitost správné a přesné diagnózy a významné rozdíly v použité antivirové terapii. Genotyp 1b pravděpodobně povede k rozvoji cirhózy a hepatocelulárního karcinomu jater . Subtypy 1a a 3b se přenášejí převážně „stříkačkou“, proto jsou nejčastější u nitrožilních uživatelů drog . Podtyp 1b se nejčastěji přenáší prostřednictvím krevních transfuzí .

Genotypy HCV se značně liší ve své geografické distribuci. Takže například genotyp 6 je distribuován hlavně v jihovýchodní Asii . Genotyp 4 - v severní a střední Africe , 5 - v Jižní Africe . V Japonsku převládá genotyp 1b. V USA  - 1a genotyp. V evropské části Ruska převládají genotypy 1b a 3a [4] [17] .

Infekce jedním genotypem neuděluje imunitu proti infekci jiným typem, takže je možná současná infekce dvěma nebo více kmeny. Ve většině těchto případů jeden z kmenů dominuje nad druhým [15] .

Původ viru

Zdá se, že všechny existující genotypy pocházejí z genotypu 1b. Moderní metody molekulárně evolučních studií ukazují, že genotypy 2-6 vznikly zhruba před 300-400 lety a jejich dělení na podtypy začalo zhruba před 200 lety [18] [19] . Konečně, moderní řada podtypů viru hepatitidy C byla vytvořena v polovině 20. století .

Evoluční původ HCV je stále nejasný, ale obecně přijímaným hlediskem je jeho zoonotický původ : virus byl pravděpodobně přenesen na člověka z netopýrů a/nebo hlodavců [20] . Údaje z evolučních fylogenetických studií naznačují, že domovem předků viru je Afrika . Rozkvět obchodu s otroky na konci 17. století. znamenalo začátek uvolnění viru mimo africký kontinent a jeho rozsáhlé rozšíření mezi obyvateli Země (hlavním - hlavním - směrem distribuce byla oblast Karibiku ). Evoluční analýza viru genotypu 3 však ukazuje, že tento genotyp se začal šířit v době obchodu s arabskými otroky mezi jihovýchodní Afrikou, Středním východem a jižní Asií . V době kolonialismu sloužily africké kolonie jako zdroj šíření viru do zemí Evropy . Ale až do začátku XX století. míra šíření HCV v lidské populaci byla nízká a celkový výskyt byl nízký. A teprve ve 20. století došlo ke skutečně globálnímu rozšíření VHC mezi obyvatelstvem Země, doprovázené plošným prudkým nárůstem incidence s vytvořením samostatných epidemicky znevýhodněných regionů. Ve 20. století došlo k několika vlnám šíření HCV: 1. 1. světová válka , doprovázená prvními skutečně masivními migracemi obyvatelstva mezi různými oblastmi zeměkoule (především mezi Evropou , jihovýchodní Asií a Severní Amerikou ) 2. 2. světová válka , která byla rovněž doprovázena masovou migrací a plošným zavedením krevních transfuzí a způsobů nitrožilního podávání léků do lékařské praxe ; 4. Šíření závislosti na heroinu od 60. let. XX v [21] .

Udržitelnost ve vnějším prostředí

Odolává teplotám do 50 °C, ale při vyšších teplotách se inaktivuje působením organických rozpouštědel, UV záření a běžných dezinfekčních prostředků . Obecně platí, že virus není stabilní ve vnějším prostředí [16] .

Imunogenicita

HCV má slabou imunogenicitu , a proto způsobuje pouze mírnou a prodlouženou imunitní odpověď (specifické protilátky, které mají také slabý virus-neutralizační účinek, se začnou tvořit nejdříve 2 týdny po vstupu viru do těla). Stejná okolnost je důvodem, že HCV je schopen způsobit reinfekci u lidí, kteří byli nemocní v akutní formě a uzdravili se. Až 60 % lidí, kteří se vyléčili z virové hepatitidy C, nemá po 3 letech protilátky proti HCV antigenům (a u těch jedinců, u kterých jsou protilátky v krvi zjištěny delší dobu, jsou obsaženy v nízkém titru) [4] [16] .

Vakcína proti hepatitidě C

Pokusy o vytvoření vakcíny , navzdory aktivnímu výzkumu téměř od identifikace patogenu v roce 1989, dosud nebyly úspěšné. Většina odborníků je skeptická k samotné možnosti vytvoření klasické vakcíny proti hepatitidě C. V současné době se hlavní úsilí v této oblasti soustřeďuje na hledání a vývoj prostředků ke stimulaci buněčných mechanismů antivirové imunity prostřednictvím zejména DNA vakcín [ 4] [17] [16] [22] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Taxonomie virů  na webu Mezinárodního výboru pro taxonomii virů (ICTV) .
  2. ↑ A. Kapoor, P. Simmonds, G. Gerold, N. Qaisar, K. Jain. Charakterizace psího homologu viru hepatitidy C  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - Národní akademie věd , 2011-07-12. — Sv. 108 , iss. 28 . - S. 11608-11613 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1101794108 .
  3. ↑ P. D. Burbelo, E. J. Dubovi, P. Simmonds, J. L. Medina, J. A. Henriquez. Sérologický objev geneticky rozmanitých hepacivirů v novém hostiteli  //  Journal of Virology. — 2012-06-01. — Sv. 86 , iss. 11 . - str. 6171-6178 . — ISSN 0022-538X . - doi : 10.1128/JVI.00250-12 .
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 L.I. Nikolajev. Virus hepatitidy C: antigeny viru a reakce imunitního systému makroorganismu na ně: informační a metodická příručka. - Novosibirsk: Vector-Best, 2009. - 78 s.
  5. ↑ 1 2 3 4 Vědecká elektronická knihovna . monografie.ru. Staženo: 2. dubna 2020.
  6. ↑ 1 2 Máme šanci porazit hepatitidu C? • Vědecké zprávy . "Prvky". Staženo 9. června 2020. Archivováno z originálu 9. června 2020.
  7. ↑ Deutsche Welle (www.dw.com). Nobelovu cenu za medicínu získali tři virologové z USA a Velké Británie | dw | 10/05/2020  (ruština)  ? . DW.COM . Získáno 7. října 2020. Archivováno z originálu dne 11. října 2020.
  8. ↑ Elena Plavská. Byli vyhlášeni vítězové Nobelovy ceny za medicínu za rok 2020 . Izvestija (5. října 2020). Získáno 7. října 2020. Archivováno z originálu dne 8. října 2020.
  9. ↑ Nobelova cena za lékařství udělena za objev viru hepatitidy C . RIA Novosti (20201005T1237). Získáno 7. října 2020. Archivováno z originálu dne 6. října 2020.
  10. ↑ Tabor, E., Gerety, RJ, Drucker, JA, Seeff, LB, Hoofnagle, JH, Jackson, DR, April, M., Barker, LF, Pineda Tamondong, G. Přenos non A, non B hepatitidy z člověka k šimpanzům. Lancet 1:463 466, 1978.
  11. ↑ Houghton, M (2009). "Dlouhá a klikatá cesta vedoucí k identifikaci viru hepatitidy C." J. Hepatol . 51 (5): 939-948. DOI : 10.1016/j.jhep.2009.08.004 . PMID  19781804 .
  12. ↑ Nair, P. (18. dubna 2011). „Profil Charlese M. Rice“ . Proceedings of the National Academy of Sciences . 108 (21): 8541-8543. DOI : 10.1073/pnas.1105050108 . PMC  3102406 . PMID  21502493 .
  13. ↑ Nobelova cena za fyziologii a medicínu – 2020 • Vědecké zprávy . "Prvky" . Získáno 9. října 2020. Archivováno z originálu dne 2. března 2022.
  14. ↑ Kato N (2000). „Genom lidského viru hepatitidy C (HCV): organizace genů, sekvenční diverzita a variace“. Microb. Comp. Genom . 5 (3): 129-51. DOI : 10.1089/mcg.2000.5.129 . PMID  11252351 .
  15. ↑ 1 2 3 Ksenia Shcherbak. Virus hepatitidy C (HCV, HCV) . Hepatitida C - místo a fórum o diagnóze a léčbě virové hepatitidy. Získáno 2. dubna 2020. Archivováno z originálu dne 3. března 2022.
  16. ↑ 1 2 3 4 A.I. Zinčenko, D.A. Parul. Základy molekulární biologie virů a antivirové terapie. - Minsk: Higher School, 2005. - S. 164. - 214 s. — ISBN 985-06-1049-2 .
  17. ↑ 1 2 A. I. Migunov. Hepatitida. Moderní pohled na léčbu a prevenci. - Petrohrad. : Ves, 2014. - S. 39. - 128 s. — ISBN 978-5-9573-0519-4 .
  18. ↑ Muhammad T Sarwar, Humera Kausar, Bushra Ijaz, Waqar Ahmad, Muhammad Ansar. Protein NS4A jako marker historie HCV naznačuje, že různé genotypy HCV se původně vyvinuly z genotypu 1b  // Virology Journal. — 23. 6. 2011. - T. 8 . - S. 317 . — ISSN 1743-422X . - doi : 10.1186/1743-422X-8-317 . Archivováno z originálu 22. února 2020.
  19. ↑ Marco Salemi, Anne-Mieke Vandamme. Evoluční vzorce viru hepatitidy C studované prostřednictvím analýzy sekvencí plného genomu  //  Journal of Molecular Evolution. - 2002-01-01. — Sv. 54 , iss. 1 . - str. 62-70 . — ISSN 1432-1432 . - doi : 10.1007/s00239-001-0018-9 .
  20. ↑ Virus hepatitidy C: odkud se vzal? . BBC News Ukrajina (2. května 2013). Získáno 3. února 2022. Archivováno z originálu 3. února 2022.
  21. ↑ A. B. Žebrun, O. V. Kalinina. VIROVÁ HEPATITIDA C: EVOLUCE EPIDEMICKÉHO PROCESU, EVOLUCE VIRU  // Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. — 28. 2. 2016. - T. 0 , ne. 1 . — S. 102–112 . — ISSN 2686-7613 . - doi : 10.36233/0372-9311-2016-1-102-112 . Archivováno z originálu 3. února 2022.
  22. ↑ Neutralizujte jemného zabijáka. Kdy bude k dispozici vakcína proti hepatitidě C ? RIA Novosti (20190728T0800+0300). Staženo 2. dubna 2020. Archivováno z originálu dne 18. září 2020.
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
Taxonomie
V bibliografických katalozích