Lupberger, J. et al. Combined Analysis of Metabolomes, Proteomes, and Transcriptomes of Hepatitis C Virus-Infected Cells and Liver to Identify Pathways Associated With Disease Development. Gastroenterology 157, 537-551.e9 (2019).
作者
Senior Author:
- Nathalie Pochet：Department of Neurology, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts;
- Thomas F. Baumert: Université de Strasbourg (IVH), Strasbourg, France.
背景
HCV感染的机制尚不完全清楚。
方法
- 细胞模型：HCV感染Huh7.5.1（hepatocyte-like cells），进行RNAseq，蛋白组，代谢组检测，并进行整合分析。
- HCV感染者血清处理的uPA/SCID小鼠：8周，肝脏标本，RNAseq和蛋白组
- 临床样本验证：216HCV感染者，早期肝硬化，99例肝细胞癌患者的配对标本，其中还包括17例脂肪性肝炎。
主要结果
- 第一部分主要是介绍了基因、蛋白组的总体表达变化。主要发现HCV感染从转录和转录后过程中关闭了非关键性的步骤，但是同时抗病毒应答和炎症应答以及病毒信号通路（proviral signaling pathways）是呈现上调趋势。
- HCV感染损伤了过氧化物酶体功能、脂质代谢、脂肪酸代谢和胆汁酸代谢。其中过氧化物酶体在脂质合成、信号通路、脂肪酸氧化和过氧化氢的脱毒方面起到重要的作用，因此后续文章主要研究过氧化物酶体相关的内容。
（1）这一部分主要是通过细胞的组学发现，采用了患者、小鼠模型的组学研究予以验证。
（2）通过患者样本（作者既往发表的结果）的GSEA结果，鉴定了46个perosisome的指纹基因（同时在细胞模型和患者肝脏组织中受到损伤的）。
（3）通过细胞实验，检测peroxisome的marker蛋白catalase的表达验证了HC感染确实可以损伤peroxisome的功能。
（4）但发表的HBV感染的数据表明HBV感染可增强peroxisome的功能（GSE数据库内的数据）（见讨论部分） - 损伤的PPAR信号与peroxisome的功能损伤有关（very long-chain fatty acid 激活PPAR，高糖则损伤这一过程）
（1）研究同时观察到了PPAR的损伤（这与既往的HCV感染损伤PPAR的表达相一致）。
（2）作者研究了细胞代谢的过程，发现了HCV感染导致糖代谢产物的浓度增加（succinate, pyru- vate, 3-phosphoglycerate, citrate and lactate)，是损伤PPAR和perosxisome的主要原因之一。
（3）通过<font color=red>Enrichr</font>分析与peroxisome相关的变化基因的commone transcription factors（binding to more than 2 genes)，并且也被HCV感染调节的。发现了PPAR和RXRB（PPAR的partner）在其中。
（4）采用HCV-host interaction数据库的信息（Kwofie SK, Schaefer U, Sundararajan VS, et al. HCVpro: hepatitis C virus protein interaction database. Infect Genet Evol 2011;11:1971–1977.），发现HCV core protein与PPAR和RXRB可以结合。
（5）采用体外WB验证HCV感染对PPAR的调节
（6）采用AMARETTO算法，预测调节网路（采用RNAseq数据），发现IL6R是driver genes - 采用RNAseq，对患者的样本进行检测，根据RNSseq的结果将患者分为peroxisome抑制和激活组（另外采用了CAT作为peroxisome功能的marker），比较死亡率等，结果发现peroxisome功能下调的患者的预后较差。
讨论
- 慢性肝脏疾病均是从脂肪变性（steatosis）、炎症、纤维化、肝硬化，最终进展为肝癌。同样的进展过程提示可能有共同的机制推动疾病进展。
- HCV感染可诱导天然免疫系统mRNA转录的激活，但是蛋白质翻译受阻。
- Peroxisome在VLCFA代谢和过氧化物代谢中起到重要作用。HBV感染诱导peroxisome，而HCV感染抑制其功能。这与：
（1）peroxisome与脂质代谢有关，与HCV诱导的脂肪积聚相一致
（2）HCV感染可作为研究NASH的疾病模型之一 - 本研究采用了转录组、蛋白组、极性代谢物和脂类代谢物联合分析，探究了peroxisome的功能及其与糖代谢和HCV诱导的细胞因子信号的关系。
- 本研究产生的数据可为未来研究者的工作提供帮助。
补充
- persoxisome的基本定义：a cytoplasmic cell organelle containing enzymes (such as <font color = red > catalase</font>) which act in<font color = red > ** oxidative reactions</font> and especially in the production and <font color = red>decomposition of hydrogen peroxide**</font>。