Virus Viêm Gan Siêu Vi C - BioMedia Vietnam Group

BioMedia

Virus viêm gan siêu vi C (HCV hay còn được gọi HVC) là virus có kích thước nhỏ (55-65 nm), chứa vật chất di truyền là chuỗi ARN đơn có tính phân cực dương, có vỏ bao bọc và thuộc họ Flaviviridae. Virus viêm gan siêu vi C là tác nhân chính gây bệnh viêm gan siêu vi C và ung thư hạch bạch huyết ở người.

Nguồn ảnh: http://www.benhgan.com/

1. Phân loại

HCV thuộc chi Hepacivirus, họ Flaviviridae. Hiện tại nó được xem như là cá thể duy nhất thuộc họ này. Tuy nhiên, một cá thể khác cũng thuộc họ này đã được phát hiện ở chó, có tên gọi là canine hepacivirus. Và ít nhất cũng có một cá thể virus thuộc họ này gây bệnh trên ngựa, một số được tìm thấy trên dơi và loài gặm nhấm

2. Cấu tạo

Vật chất di truyền của HCV là ARN, được bao bọc bởi một lớp vỏ capsid có chức năng bảo vệ hình dạng đa diện đều, ngoài cùng là lớp vỏ lipid có nguồn gốc của tế bào gan với 2 loại glycoprotein bề mặt là E1 và E2 gắn trên lớp vỏ ngoài lipid này.

3. Hệ gen

HCV có hệ gen là chuỗi ARN đơn dương với khung đọc mở đơn (ORF) có chiều dài 9600 nucleotide. Khung đọc mở này mã hóa cho chuỗi protein đơn và chuỗi protein này sẽ hình thành những protein nhỏ có hoạt tính.

Đầu 5’ và 3’ của ARN được gọi là UTR, đoạn gen này không mã hóa protein nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình mã hóa và sao chép của chuỗi ARN. Đầu 5’ UTR chứa vị trí bám của Ribosome (IRES-Internal ribosome entry site), nơi bắt đầu quá trình mã hóa protein dài 3000 amino acid. Domain (vùng gen có chức năng) chính của HCV IRES chứa một đoạn nối hình xoắn ốc có 4 nhánh tương tự như hình chữ thập và nó tạo thành một khối thống nhất trong mô hình pseudoknot predicted (hay còn gọi là mô hình cấu trúc không gian bậc 2 của một nucleic acid có ít nhất 2 stem-loop). Cấu tạo của domain chính hạn chế định hướng của khung đọc mở đối với tiểu đơn vị ribosome 40S. Sau đó, chuỗi dài tiền protein sẽ được cắt bởi proteases của virus và tế bào tạo thành mười protein nhỏ hơn cho phép tái bản virus bên trong tế bào chủ hoặc hợp lại thành các hạt virut trưởng thành.

Cấu trúc protein tạo bởi virus HCV gồm 3 protein lõi: E1 và E2; protein không cấu trúc NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A và NS5B.

4. Sinh học phân tử

Các protein của virus này sắp dọc theo chiều dài của hệ gen theo thứ tự: Đầu N-lõi-vỏ (E1)–E2–p7-NS2–NS3–NS4A–NS4B–NS5A–NS5B– Đầu C

Các thế hệ protein không cấu trúc (từ NS2 đến NS5B) dựa vào hoạt động của các enzyme proteinases của virus. Đoạn nối NS2/NS3 được cắt bởi một enzyme protease tự xúc tác phụ thuộc nguyên tố vi lượng được mã hóa trong đoạn NS2 và đầu N của NS3. Sự phân cắt còn lại của đoạn phía sau vị trí này được xúc tác bởi một enzyme serine proteinase cũng được mã hóa trong đoạn nằm ở đầu N của NS3.

Protein lõi có 191 amino acid và được chia thành 3 vùng dựa vào đặc tính kỵ nước: vùng 1 (amino acid 1–117) chứa những vùng cơ bản với 2 đoạn ngắn có tính kỵ nước; vùng 2 (amino acid 118–174) ít quan trọng và có tính kỵ nước cao hơn và đầu C tại đoạn cuối của p21; vùng 3 (amino acid 175–191) có tính kỵ nước cao và hoạt động như một chuỗi tín hiệu cho sự hoạt hóa của protein vỏ E1.

Cả hai protein vỏ E1 và E2 đều được glycosyl hóa cao và đóng vai trò quan trọng trong việc xâm nhập vào tế bào. E1 đóng vài trò như một thành phần giúp cho quá trình dung hợp vào tế bào chủ dễ dàng, còn E2 hoạt động như một protein tiếp nhận thụ thể. Trong khi E1 có 4-5 vị trí glycan tiếp nối với đầu N, E2 có 11 vị trí dễ dàng được glycosyl hóa.

Protein p7 không thiếu yếu cho quá trình sao chép của virus nhưng lại có vai trò quan trọng trong việc phát triển hình thái. Protein này là protein xuyên màng có 63 amino acid nằm ở mạng lưới nội bào. Quá trình phân cắt protein p7 được điều hoà bởi các hoạt động của enzyme peptidase ở mạng lưới nội bào. Hai vùng xuyên màng của p7 kết nối với nhau bởi một vòng thắt nằm bên trong tế bào chất hướng về lòng ống của mạng lưới nội bào.

NS2 là protein xuyên màng có kích thước từ 21–23 kiloDalton (kDa) và có hoạt tính của một enzyme protease.

NS3 là protein 67 kDa vừa có hoạt tính của enzyme serine protease ở đầu N vừa có hoạt tính của enzyme NTPase/helicase ở đầu C. NS3 nằm ở mạng lưới nội bào và hình thành phức hợp với NS4A, là một protein màng có 54 amino acid và chúng hoạt động như một cofactor của enzyme proteinase.

NS4B là một protein nhỏ xuyên màng có đặc tính kỵ nước (27 kDa), có 4 vùng xuyên màng. NS4B nằm ở mạng lưới nội bào và đóng vai trò quan trọn trong việc triệu tập các protein khác của virus. NS4B thúc đẩy quá trình thay đổi hình dạng của mạng lưới nội bào hình thành một cấu trúc gọi là mạng lưới màng.

NS5A là một phosphoprotein ưa nước, đóng vai trò quan trọng trọng quá trình sao chép của virus cũng như điều hòa các con đướng tín hiệu của tế bào và đáp ứng interferon. NS5A nằm ở mạng lưới nội bào và gắn chặt với các protein VAP ở người.

NS5B (65 kDa) là một protein phụ thuộc ARN polymerase hay còn gọi là protein enzyme. NS5B có vai trò cốt lõi trong quá trình sao chép của ARN HCV với mạch khuôn là mạch ARN (+) và gây xúc tác quá trình polime hóa của enzyme ribonucleoside triphosphates (rNTP) trong quá trình sao chép của virus. Một vài cấu trúc tinh thể của NS5B polymerase được xác định dựa vào trình tự tương đồng BK (HCV-BK, kiểu gen 1). Cấu trúc được tượng trưng bởi quy tắc bàn tay phải với những ngón tay, lòng bàn tay và ngón cái. Chỉ độc nhất NS5B, những vùng có hoạt tính được chứa trong cấu trúc lòng bàn tay của protein. Những nghiên cứu gần đây trên protein NS5B kiểu gen 1b chủng J4 (HC-J4) khẳng định sự hiện diện của vùng hoạt tính có khả năng điều khiển sự bám dính của các nucleotide diễn ra và bắt đầu cho quá trình tái tổng hợp ARN. Hiện nay các nghiên cứu đang hướng đến việc tạo ra những cấu trúc bám vào các vùng hoạt tính nhằm thay đổi chức năng của protein và ngăn cản quá trình sao chép của virus.

Protein thứ 11 của virus cũng được đề cập đến. Tuy nhiên, người ta chỉ biết protein này được mã hóa bởi khung đọc mở +1 trong gen mã cho capsid, còn chức năng thì không rõ.

Nguồn ảnh: http://www.nature.com/

5. Quá trình sao chép

Sự sao chép của HCV gồm nhiều bước xảy ra chủ yếu ở tế bào gan nơi mà được dự đoán là sản sinh ra gần 50 virions (hạt virus) trên tổng số ước tính một tỷ virion được tạo ra trong mỗi tế bào nhiễm hàng ngày. Virus cũng có thể sao chép ở các tế bào máu đơn nhân ngoại biên trong các trường hợp rối loạn miễn dịch cao ở bệnh nhân nhiễm HCV mãn tính. HCV rất đa dạng trong kiểu gen và dễ dàng bị đột biến do ARN-phụ thuộc ARN polymerase của virus. Việc xâm nhập vào tế bào vật chủ xảy ra qua hàng loạt tương tác giữa các virion với các phức hợp phân tử trên bền mặt tế bào như CD81, thụ thể LDL r, SR-BI, DC-SIGN, Claudin-1, vàOccludin.

Ở bên trong tế bào gan, HCV sử dụng chính bộ máy của tế bào để phục vụ cho quá trình sao chép của mình. Bộ gen của HCV được mã hóa để tạo ra protein dài khoảng 3011 amino acid. Chuỗi polyprotein này sau đó sẽ trải qua quá trình phân cắt bởi các enzyme protease của tế bào và virus để tạo thành 3 protein cấu trúc (liên kết với hạt virus) và 7 protein không cấu trúc. Và một khung đọc ở protein lõi sẽ sản sinh ra Alternate Reading Frame Protein (ARFP). HCV mã hóa cho 2 enzyme proteases, NS2 cysteine autoprotease và NS3-4Aserine protease. Các protein không cấu trúc NS sẽ tạo thành một phức hợp sao chép ARN, phức hợp này sẽ kết hợp với màng tế bào chất đã tái sắp xếp. Quá trình sao chép ARN diễn ra nhờ NS5B, ARN-phụ thuộc ARN-polymerase, để ngay lập tức tạo ra mạch âm của ARN. Sau đó mạch âm của ARN đóng vai trò khuôn để tạo ra mạch dương của virus. Những bộ gen mới sinh ra của virus có thể được mã hóa, hoặc tiếp tục sao chép hay đóng gói tạo thành các hạt virus mới. Những hạt virus mới này sẽ theo cơ chế tiết để giải phóng ra bề mặt tế bào.

Virus tiến hành sao chép trên màng lipid trong tế bào. Cụ thể là mạng lưới nội bào sẽ định dạng lại tạo thành một màng có cấu trúc đặc biệt gọi là ‘membranous webs’. Cấu trúc này được cảm ứng bởi sự biểu hiện duy nhất của protein virus NS4B. Protein lõi kết hợp với các hạt lipid sử dụng các vi ống và dynein (thuộc họ protein vận động) để thay đổi vị trí của chúng và phân bố quanh nhân.

Việc phóng thích từ tế bào gan có thể liên quan đến con đường tiết lipoprotein tỉ trọng thấp.

Nguồn ảnh: https://en.wikipedia.org

6. Kiểu gen

Dựa vào sự khác biệt trong kiểu gen, HCV được phân loại thành 7 kiểu gen với 7 kiểu gen phụ trong mỗi loại kiểu gen (được đánh dấu bằng ký tự chữ cái nhỏ). Những kiểu gen phụ lại được phân chia thành các loài khác dựa vào sự đa dạng kiểu gen. Các kiểu khác khác nhau khoảng 35% vị trí nucleotide trong tổng số nucleotide toàn bộ gen. Sự khác biệt ở các kiểu gen phụ thường khoảng 20-25% trên mỗi kiểu gen. Kiểu gen phụ 1a và 1b được phát hiện là nguyên nhân gây hầu hết 60% các trường hợp bệnh trên toàn thế giới.

• Sự quan trọng của nghiên cứu lâm sàng

Về mặt lâm sàng kiểu gen là một cơ sở quan trong đề xác định sự đáp ứng với liệu pháp interferon và khoảng thời gian cần thiết cho việc áp dụng liệu pháp điều trị. Kiểu gen 1 và 4 cho kết quả đáp ứng thấp với liệu pháp interferon hơn các kiểu gen khác (2, 3, 5 và 6). Thời gian căn bản cho liệu pháp điều trị interferon cho kiểu gen 1 và 4 là 48 tuần, trong khi đối với kiểu gen 2 và 3 chỉ mất 24 tuần. Đáp ứng với virus xảy ra hoàn toàn ở 70% các ca có kiểu gen 1, ~90% ở kiểu gen 2 và 3, ~65% kiểu gen 4 và ~80% kiểu gen 6. Hơn thế nữa, những bệnh nhân người Châu Phi gần như hoàn toàn sạch virus sau quá trình điều trị những trường hợp bị nhiễm kiểu gen 1 và 4. Sự đáp ứng điều trị thành công này dự đoán là có liên quan đến đa hình đơn nucleotide (SNP) trên nhiễm sắc thể số 19 người có nguồn gốc châu Phi là kết quả của quá trình thích nghi qua nhiều thế kỷ trong một quần thể đáp ứng miễn dịch di truyền.

7. Dịch tễ học

Virus viêm gan siêu vi C là virus lây truyền chủ yếu qua đường máu và nguy cơ lây truyền qua đường tình dục hay trực tiếp là rất thấp. Vì thế nhóm bệnh nhân có nguy cơ nhiễm bệnh cao là những người hút chích, truyền máu, nhận máu hoặc đôi khi là các bệnh nhân bị hội chứng haemodialysis.

8. Sự tiêm chủng

Không giống như viêm gan siêu vi A và B, hiện nay vẫn chưa có vacxin đặc hiệu cho việc phòng chống bệnh viêm gan siêu vi C.

9. Nghiên cứu hiện tại

Các nghiên cứu về HCV đã và đang bị hạn chế do phạm vi vật chủ nghiên cứu hạn hẹp. Việc sử dụng thểreplicon trong nghiên cứu là một thành công đang được áp dụng hiện nay. HCV gần như là virus ARN khó nhất trong việc phân lập chuỗi đơn và các thụ thể cho nghiên cứu.

Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào nghiên cứu các phân tử nhỏ ức chế enzyme protease virus, ARN polymerase và các gen không cấu trúc khác. Hai chất Boceprevir của Merck và Telaprevir của công ty dược Vertex Pharmaceuticals Inc là hai chất ức chế NS3 protease được xét duyệt sử dụng theo tuần tự vào ngày 13 tháng 5 năm 2011 và 23 tháng 5 năm 2011.

Sự kết hợp khác có thế áp dụng là với Vitamin D nồng độ thấp, tuy nhiên nó gây đáp ứng thấp trong việc điều trị . Các nghiên cứu in vitro chứng minh rằng Vitamin D có khả năng làm suy giảm quá trình sao chép của virus. Mặc dù, điều này mở ra một hứa hẹn đầy tiềm năng nhưng các nghiên cứu lâm sàng vẫn trong giai đoạn chờ đợi kết quả. Người ta mong đợi rằng việc bổ sung Vitamin D trong quá trình điều trị cơ bản có tác dụng làm giảm nguy cơ phát triển sang giai đoạn xơ hóa gan gây ung thư.

Naringenin được chứng minh có khả năng kiềm hãm quá trình kết hợp của các hạt virus trong tế bào mà không gây ảnh hưởng đến ARN và protein của virus trong tế bào. Mặt dù đây là một nghiên cứu tương đối mới, điều này đã mở ra một hướng nghiên cứu mới trong liệu pháp điều trị HCV.

Những hợp chất khác vẫn đang trong quá trình nghiên cứu gồm chất ức chế đồng đẳngnucleoside/nucleotide và chất ức chế không nucleoside của ARN phụ thuộc ARN polymerase, chất ức chế của protein không cấu trúc NS5A và phức hợp nhắm vào tế bào vật chủ như là chất ức chế cyclophilin vàsilibinin.

Sofosbuvir được FDA xét duyệt để sử dụng trong việc điều trị bệnh viêm gan siêu vi C mãn tính vào ngày 6 tháng 12 năm 2013. Đây là thuốc đầu tiên được báo cáo và được xác nhận an toàn, hiệu quả trong việc điều trị bất kì loại viêm gan siêu vi C mà không cần kết hợp với interferon. Vào ngày 22 tháng 11, ở Nhật, FDA đã xét duyệt simeprevir như một liệu pháp sử dụng kết hợp với peginterferon-alfa and ribavirin cho việc điều trị viêm gan siêu vi C mãn tính, kiểu gen 1.

Hiện nay cũng có những nghiên cứu thử nghiệm trên các liệu pháp không liên quan đến thuốc. Ví dụ điển hình là Oxymatrine, một chất được chiết xuất từ rễ cây tìm thấy ở Châu Á, được chứng minh là có hoạt tính chống lại virus HCV trong các thí nghiệm nuôi cấy tế bào và động vật nghiên cứu. Những cuộc thử nghiệm lâm sàng nhỏ và đầy hứa hẹn không gặp những phản ứng phụ nghiệm trọng nhưng vẫn chưa đủ cơ sở để rút ra được kết luận rõ ràng.

10. Tính bền vững trong môi trường

Giống các loại virus khác, HCV thường bị bất hoạt bên ngoài cơ thể vật chủ. Chu kỳ sống của virus bên ngoài cơ thể tế bào vật chủ bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ. Ở 25°C virus vẫn duy trì khả năng truyền nhiễm khoảng 16 ngày và khả năng này giảm còn 2 ngày ở 37°C và hơn 6 tuần ở nhiệt độ thấp hơn hoặc bằng 4°C. Tuy nhiên ở nhiệt độ cao từ 60°C đến 65 °C, HCV bị bất hoạt tương ứng là 8 và 4 phút.

Dịch và tổng hợp từ Wikipedia

BioMedia VN