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丙肝病毒药物选择压与基因遗传突变

来源:www.timetimetime.net 时间:2019-09-26 编辑:观点

丙型肝炎(hc)是由丙型肝炎病毒(hcv)引起的一种传染病。目前,每年约有300万新病例,全世界感染人数约为1.7亿[1]。hcv属于黄病毒科单链rna病毒。基因组长约9.6kb,编码一种多蛋白前体,经蛋白酶裂解产生10种多肽蛋白,构成具有不同功能的病毒蛋白。病毒蛋白包括结构蛋白核心、e1、e2、p7和非结构蛋白ns2、ns3、ns4a、ns4b、ns5a、ns5b(图1)。其中,结构蛋白参与病毒颗粒的形成,而非结构蛋白ns2、ns3、ns4a、ns4b、ns5a、ns5b在病毒蛋白成熟和病毒基因组复制中起着关键作用,成为抗病毒治疗的潜在靶点[2]。因此,hcv耐药株的突变位点主要位于编码非结构蛋白的基因位点。

HCV具有7个基因型和50多个基因亚型。 HCV的早期治疗使用聚乙二醇干扰素加护理标准(SOC)。近年来,针对HCV生命周期中特定病毒蛋白的靶向药物发展迅速,称为直接作用抗病毒剂(DAA)。目前市场上和后期临床试验中的DAA大致分为以下几类:NS3/4A丝氨酸蛋白酶抑制剂,NS5A抑制剂和NS5B RNA依赖性RNA聚合酶抑制剂(图1)。 DAA主要用于抗HCV的联合治疗,并根据感染病毒的基因型和患者的病情制定了8至24周的治疗方案,从而显着改善了患者的持续病毒学应答(SVR)。治疗的病人。

但是,DAA应用的最大问题是抗性突变体的出现。一些患者在用DAA治疗后出现病毒反弹,这是由于存在耐药性突变体所致。 HCV是一个很好的例子,说明病毒如何通过其快速进化和基因多样性来耐受病毒基因组的变化,从而耐受抗病毒药物[3]。由于HCV RNA聚合酶保真度低,病毒基因组错配率很高,病毒复制速度相对较快,导致HCV的基本耐药性多态性和治疗后的短期耐药性较高。比其他病毒。 [4-5]。在治疗之前,许多被HCV感染的患者体内已经有大量HCV准种。在这些准种中,可能携带针对某种DAA药物的抗性基因[6]。此外,正在接受治疗的患者还可以促进病毒的进化,从而产生抗治疗药物的耐药基因[7]。目前,抗性相关变异体(RAV)既出现在体外,也出现在临床试验中[8-9]。本文描述了丙型肝炎病毒不同基因区域中DAA的耐药性突变以及不同基因型中突变体的分布,以及这些耐药性突变和临床抗病毒治疗的作用。

1个NS3/4A基因区抗性突变

NS3具有丝氨酸蛋白酶活性,并在NS4A的帮助下,通过水解多肽链上的蛋白质位点切割功能成熟的病毒蛋白,后者构成了参与病毒基因复制的复合物(图2 [10])。蛋白酶抑制剂通过与NS3相互作用来干扰蛋白酶活性并抑制病毒复制[11]。代表性的药物是第一代蛋白酶抑制剂特拉普韦,Boceprevir,第二代蛋白酶抑制剂西美普韦和帕利他普韦。自2011年推出第一代蛋白酶抑制剂以来,HCV患者中SVR的比率已显着提高。但是,随着时间的流逝,蛋白酶抑制剂的三联疗法的治疗效果下降了。在治疗失败的情况下,由于病毒基因突变,有71%的人对蛋白酶抑制剂具有抗性。由于NS3蛋白酶本身的性质,蛋白酶抑制剂的结合不是紧密的。因此,NS3/4A蛋白酶抑制剂的耐药屏障很低,并且该酶几个关键位点的单个氨基酸突变会导致耐药性,从而导致药物敏感性降低(图2)。这些NS3区氨基酸位点(R155,A156和D168)中的突变可引起对几乎所有蛋白酶抑制剂的抗性和交叉抗性[12-13]。在HCVNS3区域中,Q80K变异体是基因1a型中最常见的序列,发生率高达37.6%,这主要与第二代蛋白酶抑制剂Simeprevir的耐药性有关,这是治疗失败的原因。 1a型患者。常见原因[14]。与Simeprevir抗性相关的另一种HCV基因变异是S122T,它在1b基因类型中最常见,发生率为5.5%[14]。在其他基因型的HCV序列中,与Simeprevir相关的NS3区域中的S122R变体在基因型2的序列中更为常见,发生率超过45%。此外,与Boceprevir抗性相关的I170V变异体在6型基因序列中也很常见[14]。抗NS3蛋白酶抑制剂耐药株的发生率最高,而Simeprevir和Boceprevir在NS3蛋白酶抑制剂中的发生率最高。低阻隔和交叉耐药的出现是第一代蛋白酶抑制剂的关键问题[15]。第二代蛋白酶抑制剂,例如MK-5172,具有更高的抗药性和更好的疗效[16]。

2个NS5A基因区抗性突变

作为病毒复制复合物的一部分,NS5A蛋白在HCV宿主细胞的复制,组装,释放和与宿主细胞的相互作用中起着重要作用[17]。它由三个结构域组成,其中结构域I和II与HCV复制密切相关,而结构域III对于病毒组装至关重要[18](图3 [19])。 NS5A抑制剂可显着阻断病毒的复制和组装,代表达克他韦,勒地帕韦和奥米他韦。尽管NS5A抑制剂具有显着的治疗作用和基因覆盖范围,但它们的耐药性障碍很低,并且相关的耐药性突变可以在宿主中维持更长的时间[6]。抗性突变体L31M,P58S和Y93H位于HCV NS5A基因区域,它们在1b基因类型的序列中更为常见(图3)。 NS5A抑制剂通常会在HCV相关区域M28,E30,L31,P32和Y93中引起突变,从而导致病毒耐药性[20-21](图3)。与达卡他韦相关的NS5A区中的H58P变异在2型基因序列中更为常见,发生率超过45%[14]。在基因型3的序列中,针对Dacaltasvir和Ledipasvir的3030A变体的发生率更高[22]。 Q30R变异体对三种现有的NS5A抑制剂具有抗性,主要存在于基因4型和6型序列中。另外,与至少两种当前的NS5A抑制剂相关的变体M28V和Y93S在6型基因序列中也是常见的。但是,天然产生的抗NS5A抑制剂的病毒株在1b型和4型患者中更为常见。NS5A抑制剂的抗性株的发生率仅次于NS3蛋白酶抑制剂,而达卡他韦的耐药株的发生率仅次于NS3蛋白酶抑制剂。最高的。

3个NS5B基因区抗性突变

NS5B区编码的RNA依赖性RNA聚合酶是HCV复制中的关键酶[23](图4 [24])。 NS5B抑制剂主要分为核苷抑制剂和非核苷抑制剂。核苷抑制剂通过与酶的催化位点结合来竞争性抑制HCV RNA的合成,代表性药物为Sofosbuvir。非核苷抑制剂与酶的异构位点结合,并通过破坏酶的构象变化来抑制酶的活性,代表性药物是达沙布韦。由于NS5B的结构高度保守,因此NS5B抑制剂在所有基因型的HCV患者中都非常有效[25]。与NS3/4A蛋白酶抑制剂和NS5A抑制剂相比,NS5B核苷类似物Sofosbuvir具有更高的耐药屏障,因为它模拟了聚合酶底物结合酶的活性位点,而该酶是酶的高度保守区域。非核苷类似物抑制剂的抗性屏障是所有DAA中最低的,它们通常与其他DAA一起用于研究中[26]。 NS5B区的耐药菌株主要包括针对Sofosbuvir的L159F和针对Dasabuvir的S556G(图4),这在1b型基因中更为常见[27]。 Solfsbuvir抗性相关的突变还包括L320F,T179A,S282T/G/C/R,M289L,I293L,C316N,V321A和I434M [28-30](图4)。其中,S282T最初是从患者身上发现的。接受不同的含Sofosbuvir的抗HCV治疗后,在少数治疗失败的患者中检测到S282T的表达[31]。尽管体外实验表明可以从各种基因型的病毒中筛选出S287T,但这种抗性突变仅在1a和1b型HCV感染中显示出对Sofosbuvir的抗性[26,28]。c316y和y448c/h是达沙布韦最常见的耐药突变体,主要对抗非核苷类似物与ns5b蛋白三个区域的结合[32]。总的来说,抗ns3蛋白酶抑制剂的菌株的发病率最高,其次是ns5a抑制剂。其中,在ns3蛋白酶抑制剂中,simeprevir和boceprevir的出现频率最高。在ns5a抑制剂中,达卡他韦耐药菌株的发生率最高。值得注意的是,对ns5b核苷抑制剂sofosbuvir和非核苷抑制剂dasabuvir的耐药菌株非常罕见。此外,在同一序列中出现多个突变体的现象也比较少见。唯一的例外是ns3和ns5a区域的多个变体共存,发病率约为15.6%。

不同基因型之间的4个抗DAA突变

临床试验结果表明,DAA在1b基因型中的治疗效果好于1a基因型。相应地,1b型病毒对蛋白酶抑制剂,NS5A抑制剂和非核苷类似物抑制剂的抗性也高于1a基因。变体1a基因的发生率为56%,其中最常见的是位于NS3区的Simeprevir变体菌株,例如Q80K。 1b型基因突变率为34.3%,突变株主要位于NS5A区域。变异主要与达卡他韦耐药性有关。与基因1a和1b中的NS5B相关的基因变体很少见。基因2型序列中的变体主要位于NS3区域,主要针对Simeprevir。基因类型3和4的序列变体大部分位于NS5A区。基因类型6的序列变体也主要出现在NS3区域,并且针对Boceprevir和Simeprevir。抗核苷类似物Sofosbuvir的NS5B区突变体在基因型2和6中更为常见,而在其他基因型中则较不常见。

病毒相关基因的5种耐药性和耐药性

药物突变体

对DAA的抗性基因通常出现在编码抑制蛋白编码区的基因中,并经常导致一个或几个氨基酸位点发生变化[33]。根据耐药基因产生的方式,可将其分为病毒基因天然多态性引起的DAA耐药(主要影响新诊断患者的治疗效果)和在选药压力下选择的耐药突变(可能影响治疗方法)。失败或复发患者的未来治疗结局)[34]。在患者中,HCV可能具有一系列遗传变异,这是由HCV聚合酶低保真度引起的,平均HCV复制一次会产生一个突变基因[35]。自然发生的抗药性突变是基于HCV的高碱基变异性。目前,在最初的HCV治疗指南中仅建议在NS3/4A基因位点的Q80K突变,因为这种天然存在的变异在1a型患者中非常普遍[36]。在接受基于Simeprevir的三联疗法后,SVR率非常低,难以达到最初的治疗效果[37-38]。此外,体外研究发现大多数蛋白酶抑制剂对基因型3病毒的效力较低。这主要是由于在3型蛋白酶序列上存在抗多态性的基因突变D168Q。由临床药物引起的耐药突变主要作用于HCV的记忆基因组,即使在宿主中不存在病毒的情况下,这种功能仍然存在[39]。此记忆功能是HCV准种的复杂自适应系统。就抗HCV药物而言,当从一系列HCV基因组中筛选出病毒的天然耐药性突变体时,其在整个基因组中的表达将显着增加。当选择压力消失(停止用药)时,筛选出耐药菌株,尽管表达会降低,但由于病毒的记忆功能,其水平仍高于初次筛选前的水平,导致导致治疗失败[40]。携带这种耐药菌株的患者的再治疗功效也将受到影响。DAA耐药性突变在亚洲和非洲发病率最高,而临床上使用DAA产生的耐药性变异在美洲最常见,并且可能与在美洲广泛使用DAA有关。与耐药性有关的菌株主要发生在NS3区域,主要与Simeprevir耐药相关。最近,一些研究机构建议使用非干扰素HCV治疗,以避免由干扰素引起的不良反应和低耐受性。在推荐的非干扰素治疗方案中,HCVNS3和NS5A地区最常见的耐药相关变异,但NS5B地区很少产生耐药突变。但是,由于研究人群太小,与非干扰素DAA治疗相关的可能的耐药性突变程度及其对药物的作用仍需要进一步探索。此外,现有抗性基因的检测可以帮助优化最佳治疗方案。

6摘要和展望

daa的迅速发展使hcv的治疗达到了前所未有的水平。然而,hcv可以在药物选择下迅速进化,利用病毒自身抗药性相关基因的多态性和基因突变,干扰药物靶向病毒蛋白的过程,极大地限制了daa的使用,并常常导致治疗。失败了。因此,有必要监测hcv各种基因准种的表达,特别是耐药基因的表达,并在不同干预措施下面临新发或复发感染的可能性。同时,我们将开发多种针对病毒感染不同阶段(如入侵)的病毒抑制剂,努力改善抗病毒治疗的抵抗屏障。

使用早期NS3抑制剂的单一疗法导致了严重的药物相关变异的发展[41]。因此,抗-hcv药物与不同靶点的结合将减少耐药变异的发生。因此,基于核苷聚合酶抑制剂的非干扰素联合治疗耐药率低,已成为临床抗hcv治疗的首选。此外,在丙型肝炎病毒生命周期的不同阶段联合使用靶向药物可以有效地改善抗病毒治疗的耐药性障碍[42]。研究小组通过筛选天然化合物单体库,发现了一系列具有抗hcv活性的化合物,它们的作用方式不同。五味子来源的琥珀酸能抑制病毒与宿主细胞膜的融合。从菌核藤中提取的赖氨酸通过干扰病毒E2蛋白与入侵受体CD81的相互作用来阻止病毒入侵[43]。这些化合物的作用靶点不同,干扰了病毒入侵的关键步骤。结合目前抗病毒药物的临床应用,它具有抑制多种基因型病毒感染的协同作用,是今后抗hcv治疗的研究方向。

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