基于结构蛋白反式互补细胞感染模型研究丙型肝病毒分子进化机制

Hepatitis C is a worldwide health problem, and caused by hepatitis C virus (HCV) infection in hepatocytes. HCV is a highly variable positive-sense RNA virus, and molecular mechanisms underlying viral evolution are poorly defined because of lacking suitable research tools. Recently we developed a single-cycle HCV infection model (denoted HCVΔS) based on trans-complementation of viral structure proteins (core，E1，and E2). The HCV genome lacking HCV structure proteins could be efficiently complemented by the ectopic expression of homologous HCV proteins in trans to produce progeny viruses. The HCVΔS system renders a convenient way to produce infectious HCV with specific characteristics by providing specific structural proteins in trans. Anaysis of the sensitivity of these generated HCVΔS to a panel of anti-HCV neutralizing antibodies would help identify critical amino acid residues in structural proteins responsible for neutralization. In this grant proposal, A panel of single-round infectious viral particles bearing structure proteins from clinical sera sample will be prepared. The key mutations associated with resistance to neutralizing antibody will be defined. And the mechanisms of viral evasion will be investigated by function assays. In summary, this study will help enrich our understanding of the viral evolution driven by neutralizing antibodies.

丙型肝炎是世界上最主要的人类传染病之一，由丙肝病毒（HCV）感染肝细胞引起。HCV是高度变异的RNA病毒，由于缺少好的研究系统，对病毒进化分子机制的了解还很有限。最近，我们建立了基于结构蛋白(core、E1、E2)反式互补的单轮HCV感染模型，称为HCVΔS模型。病毒基因组缺失编码结构蛋白的基因，外源表达的结构蛋白能帮助其产生子代病毒。反式提供含有不同序列的结构蛋白，可包装出具有相应变异病毒特征的子代病毒。通过研究它们对中和抗体的敏感性，可鉴定结构蛋白中决定中和活性的关键氨基酸位点。本项目将利用HCVΔS模型来展示慢性丙肝不同时间点的病毒结构蛋白，研究该时间段内病毒的变异模式，以及其相关的分子机制。通过病毒免疫逃逸以及抗体驱动的进化的机制的研究，使我们对HCV在宿主体内的进化突变机制有更全面的认识。

尽管已经有了高效的直接作用抗病毒药物，丙型肝炎病毒(HCV)感染仍然是世界范围内的主要威胁人类健康健康的病原之一。HCV在急性感染后迅速进化，并产生多种病毒变异(准种)，导致免疫逃逸和持续的病毒感染。广泛中和性抗-HCV抗体(nAbs)表位的鉴定对指导HCV疫苗的开发至关重要。在这里，我们开发了一种新的基于病毒结构蛋白反式互补的HCV感染反向遗传学系统。缺乏结构蛋白编码序列的HCV基因组(JFH1株)可以通过反向异位表达Core-E1-E2-P7- ns2 (Core-NS2)或Core-E1-E2-P7 (Core-P7)来有效挽救，从而产生指定为HCVΔS的单轮感染性病毒粒子。基于JFH1的HCVΔS也可以通过表达其他HCV基因型的Core-NS2来拯救，使其成为显示感兴趣的HCV株结构蛋白的有效工具。此外，我们从临床分离物中成功地用结构蛋白拯救了HCVΔS。从同一患者血清中鉴定出多个对nAbs具有不同敏感性的病毒结构蛋白，表明在体内存在HCV准种的遗传多样性。有趣的是，来自同一患者的高度不同的病毒准种的结构蛋白编码序列可以根据病毒包膜蛋白E2的高变区1 (HVR1)进行聚类，这对中和抗体的敏感性至关重要。.因此，总体而言，我们基于新型反式互补模型HCVΔS；基于此模型体外展示了来源于多个临床样品血清中的病毒准种。通过比较，我们发现这些病毒准种具有不同的中和抗体的耐受情况。基于以上的模型，以及观察到的表型，我们开展关于病毒逃逸中和抗体识别的分子机制的研究发现：高变区1(HVR1)起到了非常重要的作用。高通量测序也发现，来源于相同临床样品的病毒准种可按照HVR1的特征分为多个病毒进化亚群，且HVR1决定了病毒对特定中和抗体的抵抗能力，耐受突变在HVR1进行积累，病毒准种产生不同的HVR1，并与HCV E2上其它多个区域产生遗传连锁，从而产生病毒各个亚群的分化。我们还提出了依赖于HVR1变异的这种新的病毒进化的分子机制。