肝炎病毒
肝炎病毒，包括甲型、乙型、丙型、丁型和戊型，通過誘發肝炎對全球健康構成威脅。甲型和戊型通常通過受污染的食物和水傳播，而乙型、丙型和丁型則通過受感染的血液和體液傳播。這些病毒可能導致急性或慢性肝病，其中乙型和丙型肝炎往往悄無聲息地發展為慢性疾病，增加了肝硬化和肝癌的風險。除了乙型肝炎病毒（HBV）外，所有這些肝炎病毒都是RNA病毒。針對甲型和乙型肝炎的疫苗可用于預防。
表1. 肝炎病毒的特征
| 甲型肝炎病毒 (HAV) | 乙型肝炎病毒 (HBV) | 丙型肝炎病毒 (HCV) | 丁型肝炎病毒 (HDV) | 戊型肝炎病毒 (HEV) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 病毒科 | Picornaviridae | Hepadnaviridae | Flaviviridae | 不適用 | Hepeviridae |
| 病毒屬 | Hepatovirus | Orthohepadnavirus | Hepacivirus | Deltavirus | Orthohepevirus |
| 基因組 | 正鏈單鏈線性RNA | 雙鏈DNA | 正鏈單鏈線性RNA | 負鏈單鏈環狀RNA | 正鏈單鏈線性RNA |
| 傳播方式 | 糞-口 | 接觸受感染血液或體液/性/圍生期 | 接觸受感染血液 | 接觸受感染血液/體液 | 糞-口/動物源/輸血 |
| 感染的臨床結果 | 自限性 | 自限性和慢性 | 自限性和慢性 | 自限性和慢性 | 自限性 |
表格信息引用自: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8999150/
甲型肝炎病毒（HAV）
HAV是一種無包膜的RNA病毒，基因組大小為7.5 kb。其基因組編碼一個單一的大型多聚蛋白，經過處理后形成四個衣殼蛋白（VP1、VP2、VP3、VP4）和七個非結構多肽（2A、2B、2C、3A、3B、3C、3D）。傳染性HAV病毒存在于兩種形式：裸露的無包膜HAV（neHAV）病毒顆粒，以及通過劫持宿主控制產生的準包膜病毒（eHAV）。
| HAV蛋白 | 功能 | 產品 | ||
|---|---|---|---|---|
| 基因組多聚蛋白 | 結構蛋白 | VP1 | 構成衣殼多肽 | Recombinant Human HAV genotype IA Genome polyprotein |
| VP2 | Recombinant Human HAV genotype IIA Genome polyprotein | |||
| VP3 | Recombinant Human HAV genotype IIIA Genome polyprotein | |||
| VP4 | ||||
| 非結構蛋白 | 2A | 病毒復制所需 | Recombinant Human HAV genotype IB Genome polyprotein | |
| 2B | ||||
| 2C | Recombinant Human HAV genotype IIB Genome polyprotein | |||
| 3A | 將復制成分錨定到細胞膜 | |||
| 3B | 也稱為VPg | Recombinant Human HAV genotype IIIB Genome polyprotein | ||
| 3C | 一種半胱氨酸蛋白酶，將多肽切割成蛋白質 | |||
| 3D | 一種RNA聚合酶 | |||
HAV生命周期
HAV通過與細胞表面分子（特別是唾液酸和神經節苷脂）結合進入宿主肝細胞，隨后病毒衣殼脫落，病毒RNA從內質網釋放到細胞質中 [1]。病毒基因組在內部核糖體進入位點（IRES）的調控下被翻譯成多聚蛋白，然后被切割成不同的結構和非結構蛋白。
基因組RNA也被用作模板，生成許多新的RNA基因組副本，這些副本被包裝成衣殼以產生細胞內病毒后代。新合成的HAV病毒顆粒以準包膜形式從細胞中釋放。
乙型肝炎病毒（HBV）
HBV病毒顆粒由外層脂蛋白包膜組成，包膜由乙型肝炎表面抗原（HBsAg）構成，以及由乙型肝炎核心抗原（HBcAg）形成的二十面體核衣殼，包裹著部分雙鏈、松弛環狀DNA（rcDNA）基因組，基因組大小為3.2 kb。
HBV基因組由四個部分重疊的開放閱讀框（ORFs）組成，分別為C（核心）、P（聚合酶）、X（調節X蛋白）和S（表面），從中合成七種功能性蛋白：HBcAg、HBeAg、聚合酶（pol）、HBx和三種類型的HBsAg - 小型（s）、中型（M）和大型（L）蛋白。
圖1. 乙型肝炎病毒的結構
圖片來自維基百科
HBV生命周期
HBV以依賴內吞作用的方式進入宿主肝細胞。HBV首先通過與肝細胞表面的硫酸肝素蛋白多糖（HSPGs）如glypican 5結合開始。然后，它與肝細胞表面的鈉?；悄懰峁厕D運肽（NTCP/SLC10A1）受體結合以引發病毒內化 [2-4]。
研究表明，EGFR通過與NTCP直接相互作用觸發HBV進入宿主細胞 [5,6]。隨后，病毒核衣殼被釋放到肝細胞質中，然后被運輸到細胞核。
在細胞核中，病毒基因組rcDNA被轉換成cccDNA（共價閉合環狀DNA），以擴增病毒RNA中間體，然后再次逆轉錄回病毒DNA [7]。同時，病毒DNA整合到宿主基因組中，這是乙型肝炎無法治愈的原因。
cccDNA微型染色體保留在細胞核中，作為病毒RNA轉錄的模板。它編碼七種必需的病毒蛋白，用于復制：三種不同大小的HBsAg、HBcAg、HBeAg、HBx和DNA聚合酶 [8]。
在細胞質中，HBcAg蛋白自組裝成二十面體核衣殼，包裹病毒聚合酶和pgRNA。在核衣殼內進行逆轉錄后，包含HBV基因組的病毒衣殼與內質網中的HBsAg蛋白結合進行包裹。最終，成熟的HBV病毒顆粒通過多泡體（MVBs）從肝細胞中釋放。
圖2. HBV生命周期
圖源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8387624/
丙型肝炎病毒（HCV）
HCV的RNA基因組長度約為9.6 kb。病毒基因組包含一個單一的開放閱讀框（ORF），編碼一個單一的多聚蛋白前體，隨后被處理成三個結構蛋白和七個非結構蛋白。
HCV生命周期
HCV以pH和clathrin依賴的內吞作用進入細胞。HCV首先通過與HSPG和LDL-R結合附著到宿主細胞，然后通過E2與肝細胞表面的CD81和清道夫受體類B型I（SR-BI）結合 [9,10]，并通過與claudin-1和occludin相互作用，促進其與內質網膜融合，從而進入細胞 [11]。
隨后，內質網介導的內化作用，內質網酸化促進低pH依賴的HCV包膜與內質網膜融合，導致病毒基因組RNA釋放到細胞質中 [12]。RNA被用作復制和多聚蛋白翻譯的模板。RNA翻譯在ER中進行，并由5'UTR IRES與核糖體結合啟動，導致形成多聚蛋白前體。
多聚蛋白在宿主或病毒蛋白酶的作用下共同翻譯后和翻譯后被切割，產生結構蛋白（核心蛋白、E1和E2）和非結構蛋白（p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B蛋白）。HCV RNA復制發生在內質網中的膜網（MW）內，并由NS5B RNA依賴RNA聚合酶催化。新生成的病毒RNA被運輸到核心蛋白組裝位點，然后被包裹形成核衣殼。
病毒核衣殼隨后與病毒E1/E2蛋白（包裹）相互作用，并進入ER腔，然后被轉移到高爾基體。病毒病毒在高爾基體中完成成熟，并通過極低密度脂蛋白（VLDL）途徑從宿主肝細胞中運輸并釋放。
丁型肝炎病毒（HDV）
Rizzetto等人最初在1977年在HBV感染的嚴重肝炎患者中發現了HDV [13]。HDV是一種混合病毒，因為它使用乙型肝炎表面抗原（HBsAg）作為其包膜蛋白。這一特性使得HDV只能感染同時攜帶HBV的患者。
HDV顆粒由外層脂蛋白包膜組成，由HBV的表面抗原（HBsAg）構成，內部為核糖核蛋白結構，其中包含HDV基因組。HDV基因組約為1.7 kb，僅編碼肝炎δ抗原（HDAg），有兩種形式：27 kDa大HDAg（delta-Ag-L）和24 kDa小HDAg（delta-Ag-S）[14]。
| HDV蛋白 | 功能 | 產品 |
|---|---|---|
| Large delta antigen (L-HDAg) | 對病毒組裝至關重要 | Recombinant HDV Large delta antigen |
| Recombinant HDV genotype I Large delta antigen | ||
| Recombinant HDV genotype II Large delta antigen | ||
| Recombinant HDV genotype III Large delta antigen | ||
| Small delta antigen (S-HDAg) | 維持HDV RNA復制所需 | Recombinant HDV genotype I Small delta antigen |
| Recombinant HDV genotype II Small delta antigen | ||
| Recombinant HDV genotype III Small delta antigen |
HDV生命周期
HDV感染依賴于HBV的存在，因為它需要HBV的包膜蛋白才能進入、組裝和傳播。HDV病毒最初附著在肝細胞表面的HSPGs上，然后通過NTCP受體進入宿主細胞 [15]。病毒包膜與內質網膜融合后，HDV核糖核蛋白（RNP）從內質網中釋放出來，然后被運輸到細胞核。
在細胞核內，HDV RNA通過雙滾動圈擴增機制進行復制，生成抗原體RNA和額外的基因組RNA。出口到細胞質后，mRNA在ER處被翻譯以生成HDAg蛋白。HDAg蛋白隨后重新進入細胞核，其中S-HDAg增強基因組復制。S-HDAg和L-HDAg與新合成的基因組RNA結合形成新的RNP。
產生的RNP被釋放到細胞質中，其中L-HDAg有助于與ER中的HBsAg連接，組裝新的病毒顆粒。新合成的病毒顆粒隨后通過高爾基體從肝細胞中釋放，以感染相鄰細胞。
圖3. HDV生命周期
圖源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8557527/
戊型肝炎病毒（HEV）
與HAV類似，HEV病毒在感染宿主中以兩種形式存在，糞便中的非包膜（neHEV）球形顆粒和循環血液中的準包膜（eHEV）顆粒以及感染細胞培養物的上清液。
HEV基因組RNA長度約為7.2 kb，具有三個開放閱讀框（ORFs）：ORF1編碼非結構多聚蛋白，用于病毒復制和轉錄，ORF2編碼衣殼蛋白，具有高度免疫原性并引發中和抗體，ORF3部分重疊ORF2，編碼參與病毒形態形成和致病性的多功能磷蛋白。
最近，僅在基因型1 HEV中發現了一個新的ORF4，內質網（ER）應激通過促進基因型1 HEV中新ORF4的翻譯來促進病毒復制 [16]。
| HEV蛋白 | 功能 | 產品 |
|---|---|---|
| ORF1 | 編碼非結構多聚蛋白，用于病毒復制和轉錄 | Recombinant HEV genotype 1 Non-structural polyprotein pORF1 (ORF1) |
| Recombinant HEV genotype 3 Non-structural polyprotein pORF1 (ORF1) | ||
| Recombinant HEV genotype 4 Non-structural polyprotein pORF1 (ORF1) | ||
| ORF2 | 編碼衣殼結構蛋白，高度免疫原性并引發中和抗體 | Recombinant HEV Capsid protein (ORF2) |
| Recombinant HEV genotype 1 Secreted protein ORF2 | ||
| Recombinant HEV genotype 3 Capsid protein (ORF2) | ||
| Recombinant HEV genotype 4 Capsid protein (ORF2) | ||
| ORF3 | 編碼多功能磷蛋白，具有兩個疏水結構域（D1和D2）和兩個富含脯氨酸的結構域（P1和P2） | Recombinant HEV genotype 1 Protein ORF3 |
| Recombinant HEV genotype 3 Protein ORF3 | ||
| Recombinant HEV genotype 4 Protein ORF3 | ||
| ORF4 | 僅在基因型1 HEV中鑒定 | / |
HEV生命周期
HEV感染始于個體攝入糞便污染的水或食物，將病毒引入消化系統。HEV隨后通過病毒血癥進入血液并到達肝臟。非包膜HEV顆粒附著在肝細胞表面的HSPGs上，并通過特定細胞受體進入宿主細胞。準包膜HEV病毒通過依賴于dynamin的、介導的clathrin內吞作用進入肝細胞，涉及Rab5和Rab7。
進入宿主肝細胞后，HEV顆粒經歷衣殼蛋白脫落，然后將其基因組RNA釋放到細胞質中。病毒基因組RNA直接作為mRNA用于ORF1多聚蛋白的翻譯。它還合成互補的負義RNA，作為轉錄基因組和亞基因組mRNA的模板。
亞基因組mRNA隨后被翻譯成ORF2衣殼蛋白和ORF3多功能磷蛋白。ORF2衣殼蛋白形成病毒樣顆粒（VLPs），并包裝新合成的正義基因組RNA以產生后代HEV病毒。
ORF3通過與細胞蛋白相互作用調節宿主環境，促進病毒復制和釋放。值得注意的是，ORF3與ESCRT途徑中的TSG101結合，幫助新生病毒顆粒出芽到多泡體中。這些多泡體與質膜融合，從感染的肝細胞中釋放病毒病毒，要么作為eHEV進入血液，要么作為neHEV進入膽管。
圖3. HEV生命周期
圖源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8079827/
全球肝炎病毒狀況
肝炎病毒的全球狀況仍然是一個重要的公共衛生問題。特別是乙型和丙型肝炎，由于它們能夠引起慢性感染并導致嚴重的肝病，因此構成了持續的挑戰。有效的抗病毒治療和疫苗接種計劃的發展在預防和管理肝炎感染方面取得了進展。然而，獲取的障礙，特別是在低收入地區，仍然存在。
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