
亮点
B-BEST 技术可在单细胞分辨率下同时定量 HBV 基因组区域和宿主转录本,克服了传统单细胞 RNA 测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)方法的局限性。
HBV 感染在受感染肝细胞中表现出显著异质性,不同亚群呈现出与代谢和线粒体功能相关的不同病毒复制活性。
整合入宿主基因组的 HBV 转录本优先利用宿主启动子,从而促进 HBsAg 的持续表达,这一现象在 HBeAg 阴性患者中尤为明显。
抗病毒治疗(entecavir 和 peginterferon alfa-2b)可差异性调节宿主代谢及抗病毒通路;肝细胞克隆扩增可能稀释病毒库,并促进功能性治愈。
研究背景
乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)感染仍是全球公共卫生难题,影响全球 2.5 亿以上人群,并可导致慢性肝炎、肝硬化和肝细胞癌,造成显著发病率和死亡率。尽管已有有效的抗病毒治疗,受病毒库持续存在以及 HBV 与宿主肝细胞之间复杂相互作用的影响,完全清除病毒仍难以实现。传统转录组研究未能捕捉 HBV 感染动态背后的细胞异质性,因为标准的多聚腺苷化 RNA 单细胞测序方法会被大量宿主 mRNA 所淹没,从而掩盖病毒转录本。要阐明病毒持续存在、复制及宿主免疫逃逸机制,并进一步优化治疗策略,理解单细胞分辨率下的宿主-病毒相互作用至关重要。
研究设计
本研究引入了 B-BEST(HBV can BE Seen on host Transcriptome)这一新型靶向单细胞/单核 RNA 测序(single-cell/single-nucleus RNA sequencing, sc/snRNA-seq)平台,该平台利用连接 HBV 特异性探针的定制微珠。该方法可同时描绘五个关键病毒基因组区域——S、X、前基因组 RNA(pregenomic RNA, pgRNA)、松弛环状 DNA(relaxed circular DNA, rcDNA)和共价闭合环状 DNA(covalently closed circular DNA, cccDNA)——以及宿主转录组。研究者首先在体外使用 HepAD38 细胞系验证了 B-BEST,该细胞系可诱导 HBV 复制。随后,将 B-BEST 应用于未接受治疗的慢性 HBV 感染患者肝组织,以及接受恩替卡韦(entecavir)和聚乙二醇干扰素 α-2b(peginterferon alfa-2b)抗病毒治疗的人源化肝脏嵌合(humanized liver chimeric, Hu-URG)小鼠。结合长读长测序、空间转录组学和原位杂交的数据整合分析,使研究者能够在临床与临床前模型中全面绘制病毒和宿主转录异质性、空间分布及相关机制。
主要发现
HBV 感染在肝细胞中呈现细胞异质性
B-BEST 分析显示,肝组织内 HBV 阳性肝细胞亚群之间存在显著异质性。在 HBeAg 阳性患者中,HBV 感染的肝细胞富集了与肝脏生物合成、代谢和线粒体功能相关的基因表达特征,并与活跃的病毒复制和转录相一致。这些亚群仅表现出轻度 I 型干扰素应答诱导,提示病毒可能部分逃避免疫监视,或处于受抑制的先天抗病毒状态。相反,肝脏炎症较重的患者则表现出 HBV 复制明显受抑,提示炎症驱动的抗病毒微环境可能存在。
整合型 HBV 转录本在病毒持续存在中的作用
长读长测序发现,整合到宿主基因组中的 HBV DNA 转录本倾向于劫持宿主启动子以维持表达,尤其是乙型肝炎表面抗原(hepatitis B surface antigen, HBsAg)。这一机制在 HBeAg 阴性患者中更为明显,即使循环病毒 DNA 水平较低或不可检测,仍可导致抗原血症持续存在,从而增加临床管理和病毒清除的难度。
抗病毒治疗影响宿主通路与病毒库动态
在 Hu-URG 小鼠中,恩替卡韦治疗上调了肝细胞代谢通路,可能反映了药物对宿主细胞代谢的影响。相比之下,聚乙二醇干扰素 α-2b 诱导了广泛的抗病毒程序,包括干扰素刺激基因(interferon-stimulated genes, ISGs)的激活,从而增强抗病毒防御机制。值得注意的是,这些治疗可促进肝细胞克隆扩增;当活跃病毒复制受到抑制时,这一过程与肝内病毒库稀释相关。该“增殖性稀释”机制为部分病例中实现功能性 HBV 治愈提供了合理的生物学解释,其特征是在未实现完全清除的情况下仍可维持持续的病毒缓解。
专家解读
B-BEST 平台代表了一项重要技术进展,使得在前所未有的分辨率下解析 HBV-宿主相互作用成为可能。该平台克服了以往单细胞方法中病毒 RNA 检测受限的问题,可在单个肝细胞内详细刻画病毒复制状态并描绘宿主应答特征。本研究结合多组学与空间分析,进一步增强了研究结果的生物学和临床相关性。
然而,该研究仍存在一些局限。人类肝组织样本的横断面设计限制了对病毒动态的时间维度评估,而人源化小鼠模型的免疫背景差异可能无法完全再现人类抗病毒免疫。未来仍需纳入纵向患者队列及实验性干预研究,以验证因果关系并推动研究成果向治疗应用转化。此外,宿主应答及病毒整合模式的异质性也凸显了慢性 HBV 感染的复杂性,并增加了实现普遍治愈的难度。
结论
本研究采用新型靶向单细胞转录组学方法(B-BEST),在单细胞分辨率下揭示了 HBV 感染的异质性图景。通过同步描绘病毒复制状态与宿主基因表达,研究识别了关键肝细胞亚群、与病毒活性相关的宿主代谢和免疫通路,以及抗病毒治疗对病毒持续存在的影响。尤为重要的是,发现肝细胞克隆扩增可作为稀释病毒库的机制,为功能性治愈提供了新的概念框架。这些数据加深了我们对 HBV 发病机制的理解,并有助于开发更精准、更有效的治疗干预,靶向细胞病毒库和免疫逃逸策略。
基金资助与 ClinicalTrials.gov
原始研究的资金支持来源见 Huang et al., 2026(PMID: 41875300)所述资助机构。与人源化小鼠模型及人类患者样本抗病毒治疗相关的临床试验细节和伦理批准均按照机构规定执行,但未详细说明具体试验注册信息。
参考文献
Huang Y, et al. Host-viral interaction of HBV infection revealed by single-cell transcriptome jointly profiling the viral replication state. Hepatology. 2026;84(5):1529-1547. PMID: 41875300.
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