Das Hepatitis B Virus folgt dem Transport der neutralen Lipide in die Leber und in die Hepatozyten, um seine Wirtszelle zu erreichen und zu infizieren

Das humane Hepatitis B Virus (HBV) gehört zu der Familie der Hepadnaviren und ist ein ausgesprochen spezies- und leberspezifisches Pathogen. Die Infektion mit HBV stellt weltweit ein großes Gesundheitsproblem dar. Über 350 Millionen Menschen sind chronische Virusträger, von denen viele eine Leberzirrhose und ein hepatozelluläres Karzinom entwickeln. Ein Grund für die starke Ausbreitung des Virus in der menschlichen Bevölkerung ist seine hohe Infektiosität, wobei eine minimale Infektionsdosis, wahrscheinlich ein einzelnes Virion, zur Infektion eines Menschen ausreicht. Dies lässt auf einen hochspezifischen Infektionsweg schließen, über den das Virus seine Wirtszelle in der Leber, den Hepatozyten, erreicht. Trotz vieler Bemühungen ist bis heute nicht verstanden, wie das Virus einer vorzeitigen Elimination aus der Blutzirkulation entgeht und so effizient in seine Wirtszelle transportiert werden kann. Da HBV nur Menschen und Menschenaffen produktiv infiziert, wurde in dieser Arbeit zur Untersuchung der frühen Infektionsschritte ein neuartiges humanes ex vivo Lebergewebsperfusionssystem entwickelt. Die unveränderte Gewebearchitektur und die physiologisch angepassten Perfusionsbedingungen ermöglichten die Untersuchung der Virus-Leberzell-Interaktionen, wie sie in vivo in der menschlichen Leber stattfinden. Die durchgeführten Experimente zeigten, dass HBV, assoziiert mit Triacylglycerid-reichen Lipoproteinen (TRL), in der Leber zunächst von den Kupffer-Zellen aufgenommen und die viralen Partikel anschließend zum Hepatozyten weiter transportiert werden. Dies führte zu einer produktiven Infektion der Hepatozyten. Die initiale Aufnahme von HBV in der Leber durch Kupffer-Zellen wurde auch in Mäusen beobachtet. Im Gegensatz zu dem humanen System fand sich in der Maus jedoch kein Transfer viraler Partikel in die Hepatozyten. Anschließend wurde der molekulare Mechanismus untersucht, über den HBV von den Kupffer-Zellen dem Perfusat entzogen und in die Hepatozyten transportiert wurde. Im Menschen stellt der Transport von TRL-Remnants aus der Peripherie in die Leber einen Stoffwechselweg dar, über den neutrale Lipide effizient zur Leber und in die Leberparenchymzellen, den Hepatozyten, gelangen. Dies kann über einen direkten Transport der Lipoproteine durch das Lebersinusendothel in die Parenchymzellen oder auch indirekt über eine initiale Lipoproteinaufnahme durch nicht-parenchymale Kupffer-Zellen mit anschließender Lipidübertragung in die Hepatozyten geschehen. In dieser Arbeit wurde zunächst durch biochemische Analysen die im Perfusionsmodell beobachtete Assoziation von HBV mit TRL aus menschlichem Serum bestätigt. Dies unterstützt die Annahme einer wichtigen Funktion des TRL-Metabolismus beim spezifischen Transport von HBV in die Leber. Anschließend wurde in kultivierten Kupffer-Zellen und Makrophagen sowohl funktionell als auch in Lokalisationsstudien Parallelen der Transzytose von HBV zu dem transzellulären Transport der neutralen Lipide endozytierter Lipoproteine aufgezeigt, was nach Aufnahme von HBV in die Kupffer-Zellen eine intrazelluläre Migration entlang des Transportweges dieser Lipide nahelegt. Auch im perfundierten Lebergewebe ließ sich eine Migration des HBV entlang des Transportweges der aus den Kupffer-Zellen stammenden neutralen Lipide in die Hepatozyten darstellen. Zuletzt konnten Hinweise dafür gesammelt werden, dass der interzelluläre Lipid- und Virustransfer über fusionierte Zellmembranen vermittelt wird. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit einen Infektionsweg auf, bei dem HBV im menschlichen Organismus über die Assoziation mit TRL dem physiologischen Transport der neutralen Lipide in die Leber folgt, dort als Virus-Lipoproteinkomplex von den Kupffer-Zellen aufgenommen wird und sich entlang des Transportweges der neutralen Lipide der endozytierten Lipoproteine bewegt, um seine Wirtszelle zu infizieren

Rapid and Robust Continuous Purification of High-Titer Hepatitis B Virus for In Vitro and In Vivo Applications

Available treatments for hepatitis B can control the virus but are rarely curative. This led to a global initiative to design new curative therapies for the 257 million patients affected. Discovery and development of these new therapies is contingent upon functional in vitro and in vivo hepatitis B virus (HBV) infection models. However, low titer and impurity of conventional HBV stocks reduce significance of in vitro infections and moreover limit challenge doses in current in vivo models. Therefore, there is a critical need for a robust, simple and reproducible protocol to generate high-purity and high-titer infectious HBV stocks. Here, we outline a three-step protocol for continuous production of high-quality HBV stocks from supernatants of HBV-replicating cell lines. This purification process takes less than 6 h, yields to high-titer stocks (up to 1 × 1011 enveloped, DNA-containing HBV particles/mL each week), and is with minimal equipment easily adaptable to most laboratory settings.Peer Reviewe

Hepatocytic expression of human sodium-taurocholate cotransporting polypeptide enables hepatitis B virus infection of macaques

Hepatitis B virus (HBV) is a major global health concern, and the development of curative therapeutics is urgently needed. Such efforts are impeded by the lack of a physiologically relevant, pre-clinical animal model of HBV infection. Here, we report that expression of the HBV entry receptor, human sodium-taurocholate cotransporting polypeptide (hNTCP), on macaque primary hepatocytes facilitates HBV infection in vitro, where all replicative intermediates including covalently closed circular DNA (cccDNA) are present. Furthermore, viral vector-mediated expression of hNTCP on hepatocytes in vivo renders rhesus macaques permissive to HBV infection. These in vivo macaque HBV infections are characterized by longitudinal HBV DNA in serum, and detection of HBV DNA, RNA, and HBV core antigen (HBcAg) in hepatocytes. Together, these results show that expressing hNTCP on macaque hepatocytes renders them susceptible to HBV infection, thereby establishing a physiologically relevant model of HBV infection to study immune clearance and test therapeutic and curative approaches

Secreted Interferon-Inducible Factors Restrict Hepatitis B and C Virus Entry In Vitro

Interferon-α (IFN-α) has been used for more than 20 years as the first-line therapy for hepatitis B virus (HBV) and hepatitis C virus (HCV) infection, because it has a number of antiviral effects. In this study, we describe a novel mode of its antiviral action. We demonstrate that the supernatant from IFN-α-treated cultured cells restricted HBV and HCV infection by inhibiting viral entry into hepatoma cells. The factors contained in the supernatant competed with the virus for binding to heparan glycosaminoglycans—the nonspecific attachment step shared by HBV and HCV. Secreted factors of high molecular mass that bind to heparin columns elicited the antiviral effect. In conclusion, IFN-α is able to induce soluble factors that can bind to heparan glycosaminoglycans thus leading to the inhibition of viral binding

High effectiveness of recommended first-line antiretroviral therapies in Germany: a nationwide, prospective cohort study

Purpose Current German/Austrian antiretroviral treatment guidelines recommend more than 20 combination regimens for first-line therapy, without a preference. Regimens include two nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTIs) plus either an integrase strand transfer inhibitor (INSTI), a non-NRTI (NNRTI) or a boosted protease inhibitor (PI). The objective was to examine the outcomes of recommended first-line ART in Germany. Methods This nationwide observational study included treatment-naive chronically HIV-1 infected patients receiving one of the recommended first-line regimens. Patients were allocated to three arms (INSTI, NNRTI, PI) and were prospectively followed for 24 months. Delayed treatment initiation was defined by a baseline CD4 T-cell count of < 350/mu l or CDC clinical stage C. Results Among a total of 434 patients enrolled, virologic failure was rare and occurred in 4.3% (6/141) in the PI arm, in 3.3% (4/122) in the NNRTI arm and in 0.6% (1/171) in the INSTI arm (p = 0.10). De novo drug resistance mutations developed in only two patients in the NNRTI arm. Nonetheless, treatment modifications were frequent (51%) and mostly performed for strategic reasons. Retention on all initial compounds at month 24 was 64%, 49%, and 22% in the INSTI, NNRTI and PI arms respectively. Delayed treatment initiation was common (47%) and more frequently observed in patients in the PI arm. It was not associated with virological failure. Conclusion High efficacy and low virological failure rates were observed with recommended first-line regimens independent of delayed treatment initiation, chosen regimen and subsequent treatment modifications, demonstrating the validity of the current treatment guidelines

Hepatitis B virus targets lipid transport pathways to infect hepatocytes

International audienceBackground and aims: A single hepatitis B virus (HBV) particle is sufficient to establish chronic infection of the liver after intravenous injection, suggesting that the virus targets hepatocytes via a highly efficient transport pathway. We therefore investigated whether HBV utilizes a physiological liver-directed pathway that supports specific host-cell targeting in vivo.Methods: We established an ex vivo system of perfused human liver tissue that recapitulates the liver physiology to investigate HBV liver targeting. This model allowed us to investigate virus-host cell interactions in a cellular microenvironment mimicking the in vivo situation. Results: HBV was rapidly sequestered by liver macrophages within one hour after a virus pulse, but was detected in hepatocytes only after 16 hours. We found that HBV associates with lipoproteins. Electron- and immunofluorescence microscopy corroborated a co-localization in recycling endosomes within peripheral and liver macrophages. Importantly, recycling endosomes accumulated HBV and cholesterol, followed by transport of HBV back to the cell surface along the cholesterol efflux pathway. To reach hepatocytes as final target cells, HBV was able to utilise the hepatocyte-directed cholesterol transport machinery of macrophages.Conclusions: Our results propose that HBV by binding to liver targeted lipoproteins and utilizing the reverse cholesterol transport pathway of macrophages hijacks the physiological lipid transport pathways to the liver to most efficiently reach its target organ. This may involve trans-infection of liver macrophages and result in deposition of HBV in the perisinusoidal space from where HBV can bind its receptor on hepatocyte

Single cell polarity in liquid phase facilitates tumour metastasis

Polarisation of metastasising cancer cells in circulation has not been investigated before. Here the authors identify single cell polarity as a distinct polarisation state of single cells in liquid phase, and show that perturbing single cell polarity affects attachment, adhesion, transmigration and metastasis in vitro and in vivo