原发性人肝细胞中乙型肝炎病毒感染动力学建模与传播机制研究

这篇研究通过建立基于主体的模型（ABM），首次系统揭示了原发性人肝细胞（PHH）中HBV感染的三阶段动力学特征（快速下降期、快速扩增期和缓慢扩增期），并量化了病毒进入抑制剂Myr-preS1对阻断病毒传播的高效性（91%）。研究创新性地将体内模型应用于体外系统，证实PHH与uPA/SCID人源化小鼠模型的病毒生命周期参数高度一致，为抗HBV药物研发提供了重要理论依据。

　　

ABSTRACT

慢性乙型肝炎病毒（HBV）感染是全球重大健康威胁，每年导致约110万人死亡。研究团队通过32天纵向监测，在原发性人肝细胞（PHH）中发现HBV DNA动力学呈现三阶段特征：接种后1-3天的快速下降期（半衰期8.8-40.1小时）、3-7天的指数扩增期（倍增时间14.2-42.8小时）和7天后的缓慢增长期。引人注目的是，当使用HBV进入抑制剂Myr-preS1（6.25 μg/mL）处理时，第三阶段的病毒扩增被显著抑制（斜率从0.12降至0.01 log₁₀/天），证实该阶段代表病毒向未感染细胞的扩散过程。

INTRODUCTION

全球有2.54亿HBV慢性感染者，现有核苷类似物（NUCs）治疗无法根治。PHH作为最接近生理状态的体外模型，其HBV感染动力学研究却存在空白。本研究首次将人源化小鼠体内建立的基于主体建模（ABM）技术应用于PHH系统，通过量化病毒生命周期参数，揭示了体外与体内模型的惊人一致性。

RESULTS

三阶段动力学特征
在10 GEq/cell接种量下，细胞外HBV DNA在Exp.1呈现典型三阶段：快速下降期（-0.82 log₁₀/天）、爆发式增长期（0.46 log₁₀/天）和平台增长期（0.12 log₁₀/天）。与之对应，细胞内HBV DNA也呈现同步变化，提示病毒复制与释放的紧密关联。

Myr-preS1的阻断效应
该抑制剂使第三阶段感染细胞比例从80.7%锐减至4.3%（Exp.4），建模显示其阻断效率达91%（90-92%）。有趣的是，病毒在单个细胞内的生产周期呈现动态变化：从最初的1病毒体/天逐渐加速至稳定状态的4病毒体/小时。

跨模型参数对比
ABM预测PHH中病毒潜伏期（18-38小时）与小鼠模型（7-50小时）重叠，而稳态病毒生产率（4病毒体/细胞/小时）两者完全一致。这种高度保守性暗示HBV复制机制在体外和体内环境中具有本质相似性。

DISCUSSION

研究首次阐明PHH中HBV扩散的定量特征：

1. 病毒清除主要依赖培养基更换而非自然降解
2. 高接种量（10 GEq/cell）使扩增速度提高3倍
3. cccDNA在32天内未显示降解迹象

尽管Myr-preS1表现出强效抑制，但模型提示可能存在NTCP非依赖途径或其他传播机制。该发现对开发根治策略具有重要意义，特别是预防肝移植后再感染和母婴传播。

MATERIALS AND METHODS

实验采用BD Bioscience提供的冷冻人肝细胞（ Hispanic女性供体），通过uPA/SCID小鼠传代扩增。HBV基因型C2（Hiroshima GtC CL3株）接种后，采用qPCR定量病毒载量，免疫荧光检测HBsAg阳性细胞。ABM模型通过IMABC算法校准，纳入培养基更换参数（清除率75%）和药物效应延迟时间（54小时）。

这项研究不仅建立了PHH中HBV传播的黄金标准模型，更揭示了体外筛选联合疗法（如BLV与NUCs联用）的可行性，为加速抗HBV药物研发提供了全新平台。