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Nature发表不明原因急性儿童肝炎的基因组学研究成果,或与2型腺相关病毒有关

2022年4月,苏格兰首次报告了一起原因不明的儿童急性肝炎爆发事件,部分病例很重,需开展肝脏移植;其中少数病例有生命危险。目前,已有35个国家发现此类病例,全球共报告1000多例儿童不明原因肝炎病例,其中英国是肝炎的重灾区,约有300例。

有研究指出,儿童不明原因肝炎病例的增加可能与非致病性的腺相关病毒(AAV)有关。AAV是一种非致病性、单链DNA病毒,自身无法复制,它依赖于与“辅助”病毒的共感染来进行复制。最常见的“辅助”病毒是人腺病毒(HAdV)或疱疹病毒。英国卫生安全局(UKHSA)调查发现,人腺病毒(HAdV)常与不明原因的儿科肝炎有关。但HAdV并不是一种常与肝炎相关的病毒,由于此次疫情病因的不确定性,如果涉及HAdV-F41,可能是一种新的或重组的变体。

近日,英国伦敦大学联合伦敦大学帝国理工学等机构的研究团队在Nature上发表了题为“Genomic investigations of unexplained acute hepatitis in children”的研究文章。研究人员使用基因组、转录组、蛋白质组和免疫组织化学的组合方法,报告了38例英国儿童不明原因肝炎病例、66名年龄匹配的免疫能力正常对照个体和21例免疫抑制的比较个体的研究成果。
在27/28例患者的肝脏、血液、血浆或粪便中,研究人员检测到了高水平的2型腺相关病毒(AAV2)DNA。在31例病例中,23例检测到低水平HAdV,16例检测到低水平人类疱疹病毒6B型(HHV-6B)。相比之下,即使在高度免疫抑制的情况下,在对照组HAdV儿童的血液或肝脏中很少检测到低滴度的AAV2。此外,AAV2、HAdV和HHV-6的系统发育分析排除了病例中新毒株的出现。研究人员认为这些“辅助”病毒HAdV和HHV-6B可能促进了AAV2的复制,并可能引发了遗传和免疫易感儿童的免疫介导的肝损伤。 

文章发表于Nature

首先,研究人员对5例接受肝移植患者的冷冻肝组织样本和5例非移植肝炎患者的9份血液样本进行了宏基因组和宏转录组测序(图1B),在5例肝移植患者的血液样本中检测到丰富的AAV2,在5份非肝移植的血液样本中检测到丰富的AAV2。所有肝脏移植样本中都存在较低水平的HHV-6B,在1个血液样本中检测到HAdV,但在6个非肝移植血液样本中没有检测到HHV-6B。(表1)。

图1.HAdV流行病学实验研究,来源:Nature

研究人员对38例英国儿童不明原因肝炎病例(AAV2(28/38)、HAdV(31/38)和HHV-6B(23/38)) 进行了PCR检测。结果表明,在5个进行宏基因组学分析的肝移植样本中,AAV2 DNA水平较高,HHV-6B和HAdV DNA水平较低(图2)。在进行宏基因组学分析的4/5例患者的血液中也检测到AAV2 DNA,在2/4和3/4例患者中分别检测到水平较低的HAdV和HHV-6B(表1)。其中一例由于材料不足,无法检测HAdV和HHV-6B。转诊实验室检测出两种病毒均呈阳性,AAV2阴性的血液样本对HAdV呈阴性,对HHV-6B呈阳性。

总之,27/28例患者的肝脏、血液、血浆或粪便中检测到高水平的AAV2 DNA,23/31例HAdV阳性,16/23例HHV-6B阳性。当包括转诊实验室的结果时,33/38对HAdV呈阳性,19/26对HHV-6B呈阳性(表1),表明AAV2感染活跃。

表1.进行宏基因组测序病例的PCR、宏基因组学和病毒WGS结果,来源:Nature

为了更好地分析不明原因肝炎病例的研究结果,研究人员从PERFORM和DIAMONDS研究中选择了65名免疫功能正常儿童的全血,这些儿童或健康或患有腺病毒感染、肝炎或危重症。在PERFORM/DIAMONDS对照组的全血样本中,6/65(9.2%)为AAV2 PCR阳性,在病例组的全血样本中,10/11(91%)为AAV2 PCR阳性(图2A)。与对照组相比,病例组全血中AAV2 DNA水平显著升高

研究人员还分析了免疫功能受损的儿童,这些儿童有可能重新激活潜伏病毒。对17名免疫功能低下儿童的全血(2022年采集)进行了AAV2、HHV-6B和HAdV检测,结果发现5/15(33%)对HHV-6B呈阳性,6/17(35%)对AAV2呈阳性,明显少于病例组,且CT水平明显较低。DIAMONDS/PERFORM队列的6名AAV2阳性儿童中有4名AAV2阳性免疫功能低下(图2A)。

图2.病例和对照的阳性病例比例和病毒载量(CT值) , 来源:Nature

为探究病例中是否有新毒株的出现,研究人员将病例粪便样本中的HAdV-F41基因组序列与对照序列在系统发育上进行了聚类分析,没有发现病例中的AAV2序列与在HAdV-F41胃肠炎爆发期间出现的AAV2不同,但AAV2的衣壳发生了变化,排除了是组合病毒的可能性。从移植肝脏中回收的4个HHV-6B基因组的都不同。(图3)AAV2基因组之间的多样性程度和缺乏共同祖先表明,这些并不是肝炎爆发特有的,而是反映了普通人群目前的病毒多样性。

图3.HAdV、AAV2和HHV-6B的系统发育树,来源:Nature

在转录组分析中,与正常肝脏相比,不明原因肝炎病例样本显示多种细胞因子的表达增加,包括与T细胞反应相关的细胞因子, IFNy、IL2、CD40LG、IL4、IL5、IL7、IL13和IL15(图4A),以及先天免疫1型干扰素(IFN)。在不明原因肝炎病例中,HLA 11类蛋白质和肽、免疫球蛋白重链和轻链可变区的多种肽、补体蛋白以及中性粒细胞和巨噬细胞的细胞内和细胞外释放蛋白的表达增加,表明了特异性抗体的参与。

图4.病例肝脏样本的转录组学和蛋白质组学分析 来源:Nature

目前,不明原因儿童肝炎的发病机制仍不清晰,AAV2究竟是致病因素,还是仅仅作为另一种病毒感染的标志物出现,还有待进一步研究。但该研究的结果表明这是一个免疫介导的过程。

参考资料:

Morfopoulou S, Buddle S, Montaguth OET, et al. Genomic investigations of unexplained acute hepatitis in children [published online ahead of print, 2023 Mar 30]. Nature. 2023;doi:10.1038/s41586-023-06003-w

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06003-w

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