hepatitis b masterclass - virology...
TRANSCRIPT
Annelies Riezebos-Brilman, MD, PhD
Hepatitis B masterclass
• 450 BC: eerste beschrijving van “epidemic hepatitis”
door Hippocrates
• 1885: beschreef Lurman 191 cases van “serum
hepatitis” na toediening van small pox vaccin versterkt
met humaan lymfevocht.
• 1861-1945: grote hepatitis epidemieën beschreven
tijdens oorlogen
• 1965: beschrijft Blumberg et al. het Australië antigeen
• 1976: Nobelprijs voor ontdekking van het Au antigeen
• 1970: EM visualisatie: heel veel niet infectieuze
partikels met HBsAg en complete virionen: Dane
partikels
Hepatitis B Virus; geschiedenis
Blumberg BS, Alter HJ, Visnich SA. A new antigen in leukemiasera. JAMA. 1965;191:541–546.
• Kleinste van alle DNA virussen 2,3 kb (overlap in
genen), partieel dubbelstrengs genoom
• Familie Hepadnaviridae
– Avihepadna (vogel HBV)
– Orthohepadnavirussen (zoogdieren HBV)
• 10 major genotypen (A–J)
• Variatie op nucleoside level: >8%
Hepatitis B Virus (HBV)
HBV Prevalentie
Gerlich Virology Journal 2013, 10:239
Geografische verspreiding van HBV genotypes
Gerlich Virology Journal 2013, 10:239
Virologische classificering – Baltimore en ICTVICTV
Classificatie op morfologie en manier van replicatieFamilie – genera – species – genotypes en subtypes
Virologische classificering – Baltimore en ICTVBaltimore
Classificatie op DNA / RNA en mRNA (Bron: Prescott’s microbiology, Wiley, 9th edition)
a) Dane partikel
42-47 nm
complete virus partikel
Envelop rondom icosahedral
nucleocapside
b) Filamenteuze niet infectieuze
surface antigen partikels 20
nm
c) Ronde niet infectieuze
surface antigen partikel
HBV structuur
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/
• Partieel dubelstrengs,
relaxed circular DNA (rcDNA)
3.2 kilobases (Kb)
• Minus strand: 4 ORF
– Pol ORF: virale polymerase
– Pre-S1, Pre-S2 en S Envelop
ORF
– PreC/C ORF
– X ORF
• Overlap, 1,5x afgelezen om
alle eiwitten te krijgen
HBV genoom
Current Opinion in Virology 2014
HBV genoom
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
Pol ORF en Pre-C/C ORF: HBcAg en HBeAg
• Is verantwoordelijk voor de synthese van 2 mRNAs die
langer dan het genoom zijn.
• Pregenomic RNA (pgRNA) codeert voor het core
antigeen (HBcAg) en het polymerase.
• Precore RNA codeert voor het precore eiwit (HBeAg)
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
HBcAg:
• opmaak capside en nucleinezuur binding
• Rol in replicatie in immuuntolerante fase met name in de
nucleus, als de virale lading daalt, mn in het cytoplasma
• Ondetecteerbaar als er immuuncontrole is
HBeAg:
• Rol in persisterende infectie (tolerogen), immuunmodulerend
• Vermindert replicatie, anti apoptose
• Komt niet tot expressie bij mutaties
Pre-C/C ORF: HBeAg en HBcAg
• Codeert voor 3 oppervlakte eiwitten
• Kleine (S), middelgrote (M) en grote (L) vormen HBsAg
• S-HBsAg: entry
• M-HBsAg: minor element, maar immunogeen
• L-HBsAg: relevant voor infectie, bevat de regio die zorgt
voor binding van het virus aan de receptor, zeer
immunogeen
Pre-S/S ORF: HBsAg
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
HBxAg: transcriptie activator
- co-factor carcinogenese, speelt een rol in de binding van
het cccDNA in de gastheercel.
X ORF: HBxAg
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
Replicatie cyclus van HBV
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
• PreS1 van het L-HBsAg bindt
aan de HBV receptor NTCP (sodium taurocholate co-transporting peptide)
en heparaan sulfaat
proteoglycanen
• Receptor: eiwitcomplex: NTCP,
wordt normaal gebruikt voor
gal homeostase
• Receptor gemedieerde
endocystose
HBV attachment and entry
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
• Het core eiwit dirigeert rcDNA
naar de kern. Snel na de
endocytose van het virion wordt
al DNA aangetoond in de kern.
• Virale polymerase (RT)
completeert de + streng,
verwijdert 5’ einden en daarna
zijn het gastheer
repairmechanismen die beide
strands tot cccDNA ligeren
• Negatieve strand cccDNA is de
template voor subgenomic en
pregenomic RNA
HBV post entry en replicatie
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
• mRNA wordt in het cytoplasma
vertaald naar virale eiwitten
– Subgenomic: preS1, PreS2 en
HBsAg en X eiwitten
– Pregenomic RNA (pgRNA):
precore, core en polymerase
eiwitten
• Virus partikels worden
opgebouwd uit deze elementen
en daarbinnen wordt het pgRNA
omgezet in - strengs DNA
HBV translatie en replicatie
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/
Replicatie van het HBV genoom
a) Na voldoende productie van het core antigen wordt er ook polymerase eiwit gemaakt.
De eerste stap van replicatie is het binden van het virale polymerase (pol protein) aan het 5’ uiteinde van het pgRNA waarmee het een signaal afgeeft om het pgRNA in te pakken in de core partikels.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/
Replicatie van het HBV genoom
b+c) First primer shift:Hierbij spelen het Ɛ gedeelte en de 2e DR1 aan het 5’uiteinde van pgRNA een belangrijke rol spelen aangezien hier de –DNA strand zal beginnen middels RT.
Terwijl de –DNA strand wordt gevormd wordt m.b.v. RNAse H het pgRNA opgelost.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/
Replicatie van het HBV genoomc+d+e) second primer shift en template shift:de DR1 sequentie aan het 5’ uiteinde van pgRNA wordt niet opgelost door RNAse H en dient als de template voor de +DNA strand.Eenmaal in het core partikel is er slecht beperkt toegang tot dNTPs waardoor er niet genoeg is om het gehele genoom dsDNA te maken wat resulteert in rcDNA
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/
Replicatie van het HBV genoom
e+f) het gevormde rcDNA heeft nu twee mogelijkheden:- secretie van nieuwe virionen- opname in de cel kern: nieuwe cccDNA vorming
• Twee routes:
– Via multivesicular body
transfer (MVB)
– Basolateral relaese voor
cel-cel verspreiding,
deze verhindert
virusklaring en kan een
rol spelen bij het
ontstaan van fulminante
hepatitis.
Vrijkomen van nieuwe viruspartikels
Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500
Hepatitis B virus
• Chronische hepatitis B:
– 3,6% wereldbevolking drager hepatitis B virus
>250 miljoen chronische dragers wereldwijd
– Prevalentie in NL 0,2-0,4% (30.000 – 60.000
mensen)
– Risicogroepen: migranten, MSM, (ex-)IV-drug-
gebruikers
• Transmissie
– Verticale transmissie
– Horizontale transmissie (seks en bloedcontact)
• Preventie door vaccinatie!
HBV serologie
HBsAg Anti-HBs
Anti-HBc
Interpretatie
+ - - Vroege acute fase
+ - of +/-
+ Acuut of chronisch, differentieer door IgM anti-HBcBepaal activiteit HBV met HBV DNA of HBeAg
- + + Doorgemaakte infectie en immuniteit tegen HBV
- - + Doorgemaakte infectie of low-level dragerschap Evt. windowfase na acute HBV infectie, of vals-pos anti-HBc
- + - Gevaccineerd tegen HBV
- - - Niet-immuun, geen HBV infectie
HBV – Klinische uitkomst
45% van alle HCC is a.g.v. HBV
30% cirrose
Chronische HBV infectie
De Clerck 2015 Rev. Med. Virol. 25:354
• Immuno-modulators
– Inteferon α-2a
– Peginteferon α-2a
• Nucleoside analogen(remmers van het RT
domein van de polymerase)
– Lamivudine (LAM-3TC)
– Telbivudine (LdT)
– Entecavir (ETV)
– Adefovir (ADV)
– Tenofovir (TDF)
Behandeling
Behandeling HBV
De Clerck 2015 Rev. Med. Virol. 25:354
Preventie van HCC door antivirale therapie
Choi et al. 2019 JAMA 5:30
Klinische uitkomst na NUC behandeling
Kim 2014 Gut 63:1325
▸ HBsAg seroclearance can be regarded as an
optimal endpoint of treatment with NUC.
▸ For patients with baseline cirrhosis, long-term
clinical monitoring and surveillance for HCC
may be still required after HBsAg seroclearance.
HBV mutanten
HBV mutants: Envelope, precore, core, and polymerase
• Envelop varianten: vaccin escape
• Precore mutaties voorkomen HBeAg synthese
• Polymerase: natuurlijke variatie, meestal gecompenseerd
maar ook NA geïnduceerde mutaties
• Hoe vaak zien we bij behandeling resistentie?
HBV mutanten
Risicofactoren voor resistentie ontwikkeling
Hermans et al. JID 2015
Cumulatieve jaarlijkse incidentie van resistentie
De Clerck 2015 Rev. Med. Virol. 25:354
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/
Figure 2. Resistance levels to nucleos(t)ide inhibitors conferred by mutations frequently found in treated HBV-infected patients.
High-level (>20-fold increase of the IC50 for the inhibitor), moderate (5–20-fold increase) and low-level (2.5–5-fold increase)...
Luis Menéndez-Arias, Mar Álvarez, Beatriz Pacheco Current Opinion in Virology 2014
HBV kruisresistentie
Antivirale Activiteit van Tenofovir en TAF tegen
resistente isolaten
*Indicates stop codon in HBsAgLiu, AASLD 2015, 2021
In vitro activity of TAF against ADV-R, LAM-R, and ETV-R HBV isolates
• The majority of drug resistant isolates remain sensitive to TAF (FC < 2)
• rtA181V+rtN236T demonstrated reduced susceptibility (FC = 3.7)
• Drug susceptibility fold change values observed with TAF are similar to those previously observed with TFV
Fo
ld
Ch
an
ge
Wild
-typ
e
r tA
181T
/sW
172*
r tA
181T
/sW
172L
r tA
181V
r tN
236T
r tA
181V
+r t
N236T
r tM
204I
r tL
180M
+r t
M204V
r tV
173L
+r t
L180M
+r t
M204V
r tL
180M
+r t
M204V
+r t
T184G
rtL
180M
+r t
M204V
+r t
S202G
rtL
180M
+r t
M204V
+r t
M250V
0
1
2
3
4
A D V -R
L A M -R
E T V -R
Fo
ld
Ch
an
ge
Wil
d-t
yp
e
r tA
18
1T
/sW
17
2*
r tA
18
1T
/sW
17
2L
r tA
18
1V
r tN
23
6T
r tA
18
1V
+r t
N2
36
T
r tM
20
4I
r tL
18
0M
+r t
M2
04
V
r tV
17
3L
+r t
L1
80
M+
r tM
20
4V
r tL
18
0M
+r t
M2
04
V+
r tT
18
4G
rtL
18
0M
+r t
M2
04
V+
r tS
20
2G
rtL
18
0M
+r t
M2
04
V+
r tM
25
0V
0
1
2
3
4TAF TFV
‡
WWW-grade.de
Het risico op HBV reactivatie
• Belangrijke virale risico factoren
– cccDNA
– Occult HBV infectie
(HBsAg -, anti-HBs – or low, HBV DNA +)
– Genotypes (B and C) en gen mutaties
• Belangrijke gastheer risico factoren
– Verlies van anti-HBs
– Behandeling met rituximab, corticosteroidsen of
anthracycline
HBV reactivation
• HBsAg-positive patients
– Definitie;
> 1 log stijging in HBV-DNA met hepatitis
– Risico op HBV reactivatie
• 20 - 50% bij conventionele chemotherapie
• 80% bij rituximab-bevattende chemo
• >50% bij SCT
– Risico factoren
• steroiden en rituximab
• Hoge virale load
• HBeAg-positief
• Lever cirrose of hepatocellulair carcinoom
HBV reactivation
• HBsAg-negatieve patienten (occulte HBV)
– Definitie;
Weer verschijnen van HBsAg en/of HBV-DNA +
– Risico op HBV reactivatie
• 1-2.7% bij conventionele chemotherapie
• 12.2-23.3 bij rituximab-plus-steroiden
• 14-20% bij SCT
– Stijging van HBV DNA gebeurt 18,5 weeks (mediaan)
voordat hepatitis ontstaat (stijging van ALAT)
– Risico factoren zijn
• Anti-HBs negatief
Kusumoto et al. J Gastroenterol (2011) 46:9-16
Risico classificatie HBV reactivatie
Kusumoto et al. Int J Hematol (2009) 90:13-23
Behandelstrategie obv risico
Kusumoto et al. Int J Hematol (2009) 90:13-23
Take home message
• Voor HBV geldt dat we CVR (complete virological
remmision) kunnen behalen maar geen SVR a.g.v.
– cccDNA reservoir
– HBV DNA integratie
– Verstoorde immuunrespons (tolerantie)
– Cave: reactivatie!
• HBV kan goed worden onderdrukt met antivirale
therapie (entecavir/tenofovir)
– HBsAg clearance als eindpunt
– Nog weinig resistentie
– Preventie HCC