Annelies Riezebos-Brilman, MD, PhD

Hepatitis B masterclass

• 450 BC: eerste beschrijving van “epidemic hepatitis”

door Hippocrates

• 1885: beschreef Lurman 191 cases van “serum

hepatitis” na toediening van small pox vaccin versterkt

met humaan lymfevocht.

• 1861-1945: grote hepatitis epidemieën beschreven

tijdens oorlogen

• 1965: beschrijft Blumberg et al. het Australië antigeen

• 1976: Nobelprijs voor ontdekking van het Au antigeen

• 1970: EM visualisatie: heel veel niet infectieuze

partikels met HBsAg en complete virionen: Dane

partikels

Hepatitis B Virus; geschiedenis

Blumberg BS, Alter HJ, Visnich SA. A new antigen in leukemiasera. JAMA. 1965;191:541–546.

• Kleinste van alle DNA virussen 2,3 kb (overlap in

genen), partieel dubbelstrengs genoom

• Familie Hepadnaviridae

– Avihepadna (vogel HBV)

– Orthohepadnavirussen (zoogdieren HBV)

• 10 major genotypen (A–J)

• Variatie op nucleoside level: >8%

Hepatitis B Virus (HBV)

HBV Prevalentie

Gerlich Virology Journal 2013, 10:239

Geografische verspreiding van HBV genotypes

Gerlich Virology Journal 2013, 10:239

Virologische classificering – Baltimore en ICTVICTV

Classificatie op morfologie en manier van replicatieFamilie – genera – species – genotypes en subtypes

Virologische classificering – Baltimore en ICTVBaltimore

Classificatie op DNA / RNA en mRNA (Bron: Prescott’s microbiology, Wiley, 9th edition)

a) Dane partikel

42-47 nm

complete virus partikel

Envelop rondom icosahedral

nucleocapside

b) Filamenteuze niet infectieuze

surface antigen partikels 20

nm

c) Ronde niet infectieuze

surface antigen partikel

HBV structuur

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/

• Partieel dubelstrengs,

relaxed circular DNA (rcDNA)

3.2 kilobases (Kb)

• Minus strand: 4 ORF

– Pol ORF: virale polymerase

– Pre-S1, Pre-S2 en S Envelop

ORF

– PreC/C ORF

– X ORF

• Overlap, 1,5x afgelezen om

alle eiwitten te krijgen

HBV genoom

Current Opinion in Virology 2014

HBV genoom

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

Pol ORF en Pre-C/C ORF: HBcAg en HBeAg

• Is verantwoordelijk voor de synthese van 2 mRNAs die

langer dan het genoom zijn.

• Pregenomic RNA (pgRNA) codeert voor het core

antigeen (HBcAg) en het polymerase.

• Precore RNA codeert voor het precore eiwit (HBeAg)

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

HBcAg:

• opmaak capside en nucleinezuur binding

• Rol in replicatie in immuuntolerante fase met name in de

nucleus, als de virale lading daalt, mn in het cytoplasma

• Ondetecteerbaar als er immuuncontrole is

HBeAg:

• Rol in persisterende infectie (tolerogen), immuunmodulerend

• Vermindert replicatie, anti apoptose

• Komt niet tot expressie bij mutaties

Pre-C/C ORF: HBeAg en HBcAg

• Codeert voor 3 oppervlakte eiwitten

• Kleine (S), middelgrote (M) en grote (L) vormen HBsAg

• S-HBsAg: entry

• M-HBsAg: minor element, maar immunogeen

• L-HBsAg: relevant voor infectie, bevat de regio die zorgt

voor binding van het virus aan de receptor, zeer

immunogeen

Pre-S/S ORF: HBsAg

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

HBxAg: transcriptie activator

- co-factor carcinogenese, speelt een rol in de binding van

het cccDNA in de gastheercel.

X ORF: HBxAg

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

Replicatie cyclus van HBV

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

• PreS1 van het L-HBsAg bindt

aan de HBV receptor NTCP (sodium taurocholate co-transporting peptide)

en heparaan sulfaat

proteoglycanen

• Receptor: eiwitcomplex: NTCP,

wordt normaal gebruikt voor

gal homeostase

• Receptor gemedieerde

endocystose

HBV attachment and entry

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

• Het core eiwit dirigeert rcDNA

naar de kern. Snel na de

endocytose van het virion wordt

al DNA aangetoond in de kern.

• Virale polymerase (RT)

completeert de + streng,

verwijdert 5’ einden en daarna

zijn het gastheer

repairmechanismen die beide

strands tot cccDNA ligeren

• Negatieve strand cccDNA is de

template voor subgenomic en

pregenomic RNA

HBV post entry en replicatie

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

• mRNA wordt in het cytoplasma

vertaald naar virale eiwitten

– Subgenomic: preS1, PreS2 en

HBsAg en X eiwitten

– Pregenomic RNA (pgRNA):

precore, core en polymerase

eiwitten

• Virus partikels worden

opgebouwd uit deze elementen

en daarbinnen wordt het pgRNA

omgezet in - strengs DNA

HBV translatie en replicatie

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/

Replicatie van het HBV genoom

a) Na voldoende productie van het core antigen wordt er ook polymerase eiwit gemaakt.

De eerste stap van replicatie is het binden van het virale polymerase (pol protein) aan het 5’ uiteinde van het pgRNA waarmee het een signaal afgeeft om het pgRNA in te pakken in de core partikels.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/

Replicatie van het HBV genoom

b+c) First primer shift:Hierbij spelen het Ɛ gedeelte en de 2e DR1 aan het 5’uiteinde van pgRNA een belangrijke rol spelen aangezien hier de –DNA strand zal beginnen middels RT.

Terwijl de –DNA strand wordt gevormd wordt m.b.v. RNAse H het pgRNA opgelost.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/

Replicatie van het HBV genoomc+d+e) second primer shift en template shift:de DR1 sequentie aan het 5’ uiteinde van pgRNA wordt niet opgelost door RNAse H en dient als de template voor de +DNA strand.Eenmaal in het core partikel is er slecht beperkt toegang tot dNTPs waardoor er niet genoeg is om het gehele genoom dsDNA te maken wat resulteert in rcDNA

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/

Replicatie van het HBV genoom

e+f) het gevormde rcDNA heeft nu twee mogelijkheden:- secretie van nieuwe virionen- opname in de cel kern: nieuwe cccDNA vorming

• Twee routes:

– Via multivesicular body

transfer (MVB)

– Basolateral relaese voor

cel-cel verspreiding,

deze verhindert

virusklaring en kan een

rol spelen bij het

ontstaan van fulminante

hepatitis.

Vrijkomen van nieuwe viruspartikels

Karayiannis 2017 Hepatol Int (11):500

Hepatitis B virus

• Chronische hepatitis B:

– 3,6% wereldbevolking drager hepatitis B virus

>250 miljoen chronische dragers wereldwijd

– Prevalentie in NL 0,2-0,4% (30.000 – 60.000

mensen)

– Risicogroepen: migranten, MSM, (ex-)IV-drug-

gebruikers

• Transmissie

– Verticale transmissie

– Horizontale transmissie (seks en bloedcontact)

• Preventie door vaccinatie!

HBV serologie

HBsAg Anti-HBs

Anti-HBc

Interpretatie

+ - - Vroege acute fase

+ - of +/-

+ Acuut of chronisch, differentieer door IgM anti-HBcBepaal activiteit HBV met HBV DNA of HBeAg

- + + Doorgemaakte infectie en immuniteit tegen HBV

- - + Doorgemaakte infectie of low-level dragerschap Evt. windowfase na acute HBV infectie, of vals-pos anti-HBc

- + - Gevaccineerd tegen HBV

- - - Niet-immuun, geen HBV infectie

HBV – Klinische uitkomst

45% van alle HCC is a.g.v. HBV

30% cirrose

Chronische HBV infectie

De Clerck 2015 Rev. Med. Virol. 25:354

• Immuno-modulators

– Inteferon α-2a

– Peginteferon α-2a

• Nucleoside analogen(remmers van het RT

domein van de polymerase)

– Lamivudine (LAM-3TC)

– Telbivudine (LdT)

– Entecavir (ETV)

– Adefovir (ADV)

– Tenofovir (TDF)

Behandeling

Behandeling HBV

De Clerck 2015 Rev. Med. Virol. 25:354

Preventie van HCC door antivirale therapie

Choi et al. 2019 JAMA 5:30

Klinische uitkomst na NUC behandeling

Kim 2014 Gut 63:1325

▸ HBsAg seroclearance can be regarded as an

optimal endpoint of treatment with NUC.

▸ For patients with baseline cirrhosis, long-term

clinical monitoring and surveillance for HCC

may be still required after HBsAg seroclearance.

HBV mutanten

HBV mutants: Envelope, precore, core, and polymerase

• Envelop varianten: vaccin escape

• Precore mutaties voorkomen HBeAg synthese

• Polymerase: natuurlijke variatie, meestal gecompenseerd

maar ook NA geïnduceerde mutaties

• Hoe vaak zien we bij behandeling resistentie?

HBV mutanten

Risicofactoren voor resistentie ontwikkeling

Hermans et al. JID 2015

Cumulatieve jaarlijkse incidentie van resistentie

De Clerck 2015 Rev. Med. Virol. 25:354

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3940099/

Figure 2. Resistance levels to nucleos(t)ide inhibitors conferred by mutations frequently found in treated HBV-infected patients.

High-level (>20-fold increase of the IC50 for the inhibitor), moderate (5–20-fold increase) and low-level (2.5–5-fold increase)...

Luis Menéndez-Arias, Mar Álvarez, Beatriz Pacheco Current Opinion in Virology 2014

HBV kruisresistentie

Antivirale Activiteit van Tenofovir en TAF tegen

resistente isolaten

*Indicates stop codon in HBsAgLiu, AASLD 2015, 2021

In vitro activity of TAF against ADV-R, LAM-R, and ETV-R HBV isolates

• The majority of drug resistant isolates remain sensitive to TAF (FC < 2)

• rtA181V+rtN236T demonstrated reduced susceptibility (FC = 3.7)

• Drug susceptibility fold change values observed with TAF are similar to those previously observed with TFV

Fo

ld

Ch

an

ge

Wild

-typ

e

r tA

181T

/sW

172*

r tA

181T

/sW

172L

r tA

181V

r tN

236T

r tA

181V

+r t

N236T

r tM

204I

r tL

180M

+r t

M204V

r tV

173L

+r t

L180M

+r t

M204V

r tL

180M

+r t

M204V

+r t

T184G

rtL

180M

+r t

M204V

+r t

S202G

rtL

180M

+r t

M204V

+r t

M250V

0

1

2

3

4

A D V -R

L A M -R

E T V -R

Fo

ld

Ch

an

ge

Wil

d-t

yp

e

r tA

18

1T

/sW

17

2*

r tA

18

1T

/sW

17

2L

r tA

18

1V

r tN

23

6T

r tA

18

1V

+r t

N2

36

T

r tM

20

4I

r tL

18

0M

+r t

M2

04

V

r tV

17

3L

+r t

L1

80

M+

r tM

20

4V

r tL

18

0M

+r t

M2

04

V+

r tT

18

4G

rtL

18

0M

+r t

M2

04

V+

r tS

20

2G

rtL

18

0M

+r t

M2

04

V+

r tM

25

0V

0

1

2

3

4TAF TFV

‡

Hepatitis B resistentie

http://www.hiv-grade.de/cms/grade/

WWW-grade.de

Het risico op HBV reactivatie

• Belangrijke virale risico factoren

– cccDNA

– Occult HBV infectie

(HBsAg -, anti-HBs – or low, HBV DNA +)

– Genotypes (B and C) en gen mutaties

• Belangrijke gastheer risico factoren

– Verlies van anti-HBs

– Behandeling met rituximab, corticosteroidsen of

anthracycline

HBV reactivation

• HBsAg-positive patients

– Definitie;

> 1 log stijging in HBV-DNA met hepatitis

– Risico op HBV reactivatie

• 20 - 50% bij conventionele chemotherapie

• 80% bij rituximab-bevattende chemo

• >50% bij SCT

– Risico factoren

• steroiden en rituximab

• Hoge virale load

• HBeAg-positief

• Lever cirrose of hepatocellulair carcinoom

HBV reactivation

• HBsAg-negatieve patienten (occulte HBV)

– Definitie;

Weer verschijnen van HBsAg en/of HBV-DNA +

– Risico op HBV reactivatie

• 1-2.7% bij conventionele chemotherapie

• 12.2-23.3 bij rituximab-plus-steroiden

• 14-20% bij SCT

– Stijging van HBV DNA gebeurt 18,5 weeks (mediaan)

voordat hepatitis ontstaat (stijging van ALAT)

– Risico factoren zijn

• Anti-HBs negatief

Kusumoto et al. J Gastroenterol (2011) 46:9-16

Risico classificatie HBV reactivatie

Kusumoto et al. Int J Hematol (2009) 90:13-23

Behandelstrategie obv risico

Kusumoto et al. Int J Hematol (2009) 90:13-23

Take home message

• Voor HBV geldt dat we CVR (complete virological

remmision) kunnen behalen maar geen SVR a.g.v.

– cccDNA reservoir

– HBV DNA integratie

– Verstoorde immuunrespons (tolerantie)

– Cave: reactivatie!

• HBV kan goed worden onderdrukt met antivirale

therapie (entecavir/tenofovir)

– HBsAg clearance als eindpunt

– Nog weinig resistentie

– Preventie HCC

Vragen?