5 Sep 2019 Gakken Editorial

Cara Virus Delta dan Hepatitis B Menginfeksi Sel-Sel Liver

Peneliti dari Universitas Princeton telah mengembangkan sistem kultur sel baru yang dapat diskalakan. Hasil pengembangan tersebut memungkinkan untuk penyelidikan terperinci tentang mekanisme sel inang merespons infeksi hepatitis B (HBV) dan virus delta (HDV).

HBV menyebabkan penyakit akut yang biasanya dengan cepat disingkirkan oleh orang dewasa dengan sistem kekebalan tubuh yang utuh. Tetapi, anak-anak kecil dan orang dengan HIV adalah risiko khusus infeksi HBV kronis yang dapat menyebabkan sirosis atau kanker hati. Infeksi HBV juga membuat seseorang rentan terhadap infeksi dengan HDV yang dapat menyebabkan gagal hati akut dan / atau mempercepat perkembangan menjadi sirosis atau kanker.

Untungnya, ada vaksin yang efektif untuk HBV, dan karena HDV membutuhkan HBV untuk bereproduksi, keduanya dapat dianggap sebagai penyakit yang dapat dicegah. Namun, biaya dan ketersediaan vaksin yang terbatas membuat jutaan orang di seluruh dunia berisiko terinfeksi.

Pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana virus memengaruhi sel-sel yang terinfeksi akan membantu pengembangan obat untuk memerangi atau bahkan menyembuhkan infeksi. Tetapi, HBV dan HDV hanya menginfeksi sel hati (hepatosit) dari manusia dan simpanse. Sel-sel seperti itu sulit diperoleh, dan ketika tumbuh di luar tubuh dalam kultur sel, mereka mengalami proses yang disebut de-diferensiasi: sel-sel kehilangan karakteristik dan fungsi khusus dalam beberapa hari. Ketika itu terjadi, mereka juga kehilangan kemampuan untuk terinfeksi HBV dan HDV, menciptakan hambatan yang signifikan untuk mempelajari infeksi virus kronis.

"Upaya telah dilakukan sejak pertengahan 1980-an untuk membangun infeksi yang kuat--dan, yang penting, persisten--pada hepatosit manusia primer (PHH) dengan keberhasilan terbatas," kata Alexander Ploss, seorang profesor di Departemen Biologi Molekuler di Princeton sekaligus sebagai pemimpin penelitian ini.

Studi dengan jaringan lain menunjukkan bahwa tipe sel khusus kadang-kadang memerlukan dukungan tipe sel lain untuk mempertahankan statusnya yang berbeda. Hepatosit membentuk sebagian besar sel di liver, tetapi jaringan itu juga mengandung banyak jenis sel lain yang secara kolektif disebut sebagai "sel non-parenkim."

Baru-baru ini, Benjamin Winer, bersama dengan rekan-rekannya di laboratorium Ploss dan di Hurel Corporation, menunjukkan bahwa hepatosit manusia yang baru saja diisolasi dapat tumbuh bersama dengan sel-sel non-parenkim pada permukaan pendukung yang terbuat dari kolagen. Dalam sistem kultur sel ini (para peneliti menyebutnya sebagai kultur gabungan dari hepatosit manusia primer atau SACC-PHH), hepatosit mempertahankan keadaan terdiferensiasi mereka dan dapat mendukung infeksi HBV kronis hingga 40 hari.

"Sistem ini telah menciptakan peluang yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk mempelajari tanggapan host terhadap virus hepatitis, terutama dalam konteks infeksi persisten," kata Ploss.

Dalam studi baru, Winer dan rekannya menyelidiki bagaimana hepatosit merespons infeksi dengan HBV dan HDV. Pertama, mereka menguji apakah SACC-PHH dapat mendukung infeksi dengan kedua virus. HBV membajak mesin pembuat protein sel untuk membuat protein virus, dan HDV mengkooptasi protein HBV untuk berkumpul sendiri. Sehingga, HDV hanya dapat bereproduksi ketika menginfeksi sel bersamaan dengan HBV (koinfeksi) atau dalam sel yang sudah kronis terinfeksi HBV (superinfeksi).

Para peneliti menemukan bahwa kedua skenario ini dapat terjadi di SACC-PHH, bahkan ketika sistem kultur telah diperkecil menjadi 384 microwell culture plates--sebuah perkembangan yang membuat sistem tersebut cocok untuk skrining kandidat obat yang sangat tinggi. Dengan demikian, tim menunjukkan bahwa pengobatan profilaksis dengan dua kandidat antivirus, entecavir dan Myrcludex B, dapat mengurangi tingkat kedua virus hepatitis pada SACC-PHH.

Infeksi virus memicu banyak perubahan dalam sel inang, mulai dari adaptasi metabolik hingga aktivasi pertahanan imun bawaan yang dapat mengenali dan menghancurkan virus di dalam sel. Untuk mengeksplorasi perubahan apa yang dialami hepatosit dalam menanggapi infeksi HBV / HDV, penulis melihat gen mana yang diekspresikan menggunakan teknik yang disebut analisis RNA-Seq.

Data menunjukkan bahwa sel yang terinfeksi HBV menunjukkan peningkatan ekspresi gen yang terlibat dalam fosforilasi oksidatif dan interaksi dengan lingkungan ekstraseluler. Sebaliknya, sel-sel yang terinfeksi HDV memiliki pola ekspresi gen yang sama dengan sel yang tidak terinfeksi.

Menariknya, meskipun jalur sinyal imun bawaan hepatosit masih utuh dan dapat distimulasi dengan penambahan bahan kimia seperti poli (I: C), infeksi HBV tidak mengaktifkan pertahanan ini. Di sisi lain, pengobatan dengan poli (I: C) membantu menekan pertumbuhan HBV, memberi kesan virus tersebut hidup di bawah radar pertahanan sel untuk membentuk infeksi persisten.

Cara kekebalan tubuh bawaan memengaruhi koinfeksi HBV/HDV tampak lebih bernuansa. Stimulasi jalur imun bawaan dengan poli (I: C) memiliki sedikit efek pada HDV. Koinfeksi HBV / HDV juga gagal diaktifkan memakan jalur pertahanan dalam hepatosit dari sebagian besar donor manusia yang diteliti, tetapi satu donor menunjukkan aktivasi kekebalan bawaan setelah koinfeksi, yang menunjukkan susunan genetik seseorang dapat memengaruhi kemampuan mereka untuk memerangi infeksi.

"Kami percaya bahwa platform SACC-PHH yang dioptimalkan dan throughput tinggi adalah sumber daya yang unik untuk menyelidiki patogen hepatotropik, dan bahwa data kami akan membantu meningkatkan pemahaman infeksi persisten oleh HBV dan HDV," kata Ploss.

Sumber: Analysis of host responses to hepatitis B and delta viral infections in a micro-scalable hepatic co-culture systemHepatology, 2019; DOI: 10.1002/hep.30815

Penyakit Infeksi Riset dan Terobosan


5 Sep 2019 Gakken Editorial