乙型肝炎病毒（Hepatitis B Virus，HBV）感染是全球嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題。乙型肝炎病毒的表面抗原（HBsAg）是決定病毒入侵、復(fù)制和包裝的關(guān)鍵蛋白，自乙肝病毒被發(fā)現(xiàn)以來，這個蛋白一直備受關(guān)注，但科學(xué)界一直未能解析它的結(jié)構(gòu)形態(tài)。

中國科學(xué)院院士、上?？萍即髮W(xué)特聘教授饒子和，中國食品藥品檢定研究院胡忠玉研究員，和上?？萍即髮W(xué)免疫化學(xué)研究所助理教授王權(quán)等人經(jīng)過五年的研究，基于對冷凍電鏡單顆粒分析理論的深刻理解和分析軟件的創(chuàng)新發(fā)展，憑借獨特的軟件和算法，最終解析了HBsAg的三維結(jié)構(gòu)。

北京時間2024年9月13日凌晨2時，相關(guān)論文以“Inherent symmetry and flexibility in hepatitis B virus subviral particles（乙型肝炎病毒亞病毒顆粒的固有對稱性和分子柔性）”為題在《科學(xué)》（Science）發(fā)表。王權(quán)、清華大學(xué)王濤博士、南開大學(xué)曹林副教授、中國科學(xué)院生物物理研究所傅晟博士、博士研究生慕安、上?？萍即髮W(xué)博士研究生王佩佩為論文共同第一作者。

乙肝病毒表面抗原蛋白的近原子分辨率三維結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)異質(zhì)性。圖片來源：上?？萍即髮W(xué)

據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）估算，全球每年有近100萬人死于HBV感染相關(guān)疾病。而HBV感染是肝細胞癌（肝癌）發(fā)生的重要病原學(xué)及疾病進展因素，中國是世界上HBV感染負擔(dān)最重的國家，84%的肝癌由HBV感染導(dǎo)致。據(jù)估計，中國目前依然有超過8000萬乙肝病毒攜帶者，其中約3000萬例被確診為慢性乙型肝炎患者。

據(jù)悉，乙肝病毒于半個世紀(jì)前在澳大利亞被發(fā)現(xiàn)。1963年，美國內(nèi)科與生化學(xué)家巴魯克·塞繆爾·布隆伯格（Baruch Samuel Blumberg）博士在篩選血樣時偶然發(fā)現(xiàn)，在一例多次輸血的血友病病人的血液中，存在一種能夠與一個澳大利亞土著居民的血清發(fā)生反應(yīng)的沉淀抗體。布隆伯格博士將存在于后者血清中的這種作用物質(zhì)稱為“澳大利亞抗原（Australia antigen）”（“澳抗”）。此后研究發(fā)現(xiàn)這種抗原與輸血后肝炎有關(guān)，這是從人類血液中找到的第一種乙肝病毒抗原成分，也就是現(xiàn)在所說的乙肝表面抗原（hepatitis B surface antigen, HBsAg）。巴魯克·布隆伯格博士因此獲得1976年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

上?？萍即髮W(xué)方面介紹，乙肝病毒的表面抗原是決定病毒入侵、復(fù)制和包裝的關(guān)鍵蛋白，也是診斷感染和評估臨床功能性治愈的重要指標(biāo)。在感染監(jiān)測中，乙肝表面抗原是乙肝免疫檢測“大三陽”和“小三陽”的共同標(biāo)志分子；在臨床治療中，乙肝表面抗原清除是慢性乙肝臨床治愈的關(guān)鍵指標(biāo)。

據(jù)了解，HBsAg是乙肝病毒編碼的一種十分獨特的分子，它能夠自發(fā)聚合形成形態(tài)多樣的病毒顆粒，甚至產(chǎn)生大量無基因組的“誘餌”亞顆粒（subviral particle，SVP），遠超感染性完整病毒顆粒（infectious Dane particle）4個數(shù)量級以上，干擾人體免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致免疫耗竭。盡管該蛋白自病毒發(fā)現(xiàn)以來一直備受關(guān)注，但其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特性和多樣化的組裝形態(tài)，一直是結(jié)構(gòu)生物學(xué)和病毒學(xué)長期未解的謎題。

據(jù)介紹，此次發(fā)表的研究成功表征了乙肝表面蛋白及其自組裝體表現(xiàn)出的高度結(jié)構(gòu)柔性，揭示了其在病毒粒子表面形成多樣寡聚形態(tài)的分子基礎(chǔ)?；谄湓趤啿《绢w粒表面一種典型三聚體和三種不同四聚體局部組裝模式的觀察和分析，研究團隊對球形顆粒如何延展形成更長的管狀微絲結(jié)構(gòu)，以及如何與內(nèi)部核衣殼相適配組裝形成完整病毒的分子機制進行了解讀。

該論文的評閱專家評述：“HBV粒子的結(jié)構(gòu)和形成是該領(lǐng)域一個非常重要、基本和長期存在的問題?！?但是，“HBsAg形成結(jié)構(gòu)形態(tài)異質(zhì)的亞病毒顆粒，這使得解析其高分辨率的結(jié)構(gòu)極難實現(xiàn)”。乙肝表面抗原是乙肝重組疫苗的主要成分，是中和性抗體（neutralizing antibody）的主要靶標(biāo)，對于乙肝的防治具有重要意義。但相較于數(shù)十種在研的靶向三維結(jié)構(gòu)已知的核心蛋白小分子核衣殼組裝調(diào)節(jié)劑（Capsid assembly modulators，CAM），卻罕有靶向表面抗原的小分子藥物。這一研究不僅解決了結(jié)構(gòu)生物學(xué)和病毒學(xué)領(lǐng)域的長期謎題，還為疫苗的優(yōu)化、中和性抗體構(gòu)效關(guān)系的理解提供了重要依據(jù)，特別是有望加速直接靶向病毒表面蛋白和囊膜組裝的小分子藥物以及引導(dǎo)表面蛋白降解的PROTAC（PROteolysis TArgeting Chimera，蛋白降解靶向嵌合體）的研發(fā)，為乙肝防治的攻關(guān)解鎖了一條全新路線，有望推動乙肝治療進入新階段。

據(jù)悉，饒子和與胡忠玉自二十年前開始嘗試開展乙肝表面抗原結(jié)構(gòu)研究，研究團隊陸續(xù)有近二十位成員接力參與攻關(guān)。2020年，王權(quán)加入上?？萍即髮W(xué)，師從饒子和，投入乙肝表面抗原結(jié)構(gòu)研究。

9月13日上午，上?？萍即髮W(xué)召開該研究成果新聞發(fā)布會暨合作研討會。王權(quán)在會上介紹，這篇論文只揭示了乙肝病毒表面蛋白的結(jié)構(gòu)，研究團隊還關(guān)心完整病毒是如何組裝的。“知道這個病毒長成什么樣子很重要，它是怎么長成這個樣子的也很重要。我們也開發(fā)了一種算法，希望以后可以很好地表征分子的動態(tài)性?！彼f。

重慶醫(yī)科大學(xué)校長黃愛龍教授在現(xiàn)場說，“雖然我們已經(jīng)有很好的抗乙肝病毒藥物，但它們只能抑制病毒，不能清除病毒。世界衛(wèi)生組織提出2030年消除‘病毒性肝炎公共衛(wèi)生危害’目標(biāo)，現(xiàn)在還剩下不到6年時間，而中國是乙肝大國，存量還有七八千萬。我認為在機制不清楚的情況下，對乙肝的治療是盲目治療。”

清華大學(xué)全球健康與傳染病研究中心主任張林琦教授說，最近其研究團隊從乙肝患者身上分離出了抗乙肝的高強度中和抗體，抗體是保護人體的一種重要免疫機制。有了HBsAg的三維結(jié)構(gòu)，就可以知道這些抗體實際作用在什么地方，找到關(guān)鍵的點位，從而促進疫苗設(shè)計的突破。

轉(zhuǎn)載來源：澎湃新聞 作者：曹年潤