Specific and Nonhepatotoxic Degradation of Nuclear Hepatitis B Virus cccDNA

Abstract

Current antiviral agents can control but not eliminate hepatitis B virus (HBV), because HBV establishes a stable nuclear covalently closed circular DNA (cccDNA). Interferon-α treatment can clear HBV but is limited by systemic side effects. We describe how interferon-α can induce specific degradation of the nuclear viral DNA without hepatotoxicity and propose lymphotoxin-β receptor activation as a therapeutic alternative. Interferon-α and lymphotoxin-β receptor activation up-regulated APOBEC3A and APOBEC3B cytidine deaminases, respectively, in HBV-infected cells, primary hepatocytes, and human liver needle biopsies. HBV core protein mediated the interaction with nuclear cccDNA, resulting in cytidine deamination, apurinic/apyrimidinic site formation, and finally cccDNA degradation that prevented HBV reactivation. Genomic DNA was not affected. Thus, inducing nuclear deaminases-for example, by lymphotoxin-β receptor activation-allows the development of new therapeutics that, in combination with existing antivirals, may cure hepatitis B.

APOBEC3 genes: retroviral restriction factors to cancer drivers

“…The founding member, A1 was cloned over 20 years ago and shown to be responsible for the deamination (see Glossary) of cytidine 6666 in the ApoB mRNA, converting it to uridine and generating a stop codon that creates a shorter ApoB 48 protein [2,3]. AICDA encodes Activationinduced Deaminase (AID) which deaminates deoxycytidine (dC) in single stranded (ss) DNA, generating deoxyuridine (dU), an activity that underlies somatic hypermutation (SHM) and class switch recombination (CSR) to drive antibody diversification in B-lymphocytes (reviewed in [4,5]).…”

“…Further, in hepatocytes expression of several A3s increases following hepatitis B virus (HBV) infection [47]. However there is no sign of off-target A3 mutations following this response, nor are they evident in HBV-associated hepatocellular carcinomas [43,48].…”

Dégradation spécifique de l’ADN nucléaire responsable de la persistance du virus de l’hépatite B

“…Le mécanisme d'action précis ainsi que l'implication de ces cytokines dans la déstabilisation de l'ADNccc n'étaient, toutefois, pas encore résolus. Nous avons montré qu'à fortes doses, certaines cytokines telles que l'IFN (interféron) alpha (IFN-α) peuvent effectivement induire la dégradation de l'ADNccc indépendamment de la lyse cellulaire [6]. L'IFN-α est utilisé depuis de nombreuses années comme traitement chez les patients infectés de façon chronique par HBV, mais les doses nécessaires pour aboutir à la dégra-dation de l'ADNccc in vitro sont bien supérieures à celles qui peuvent être administrées aux patients.…”

“…Comme alternative au TNF (tumor necrosis factor) alpha, connu pour son action anti-HBV [7], nous avons testé l'effet antiviral de l'activation du récepteur de la lymphotoxine bêta (LTβR) dont les ligands (lymphotoxines) appartiennent à la superfamille du TNF alpha et activent aussi la voie NF-κB [8]. Nous avons observé que l'utilisation d'anticorps agonistes du LTβR entraîne également la dégradation de l'ADNccc dans les cellules infectées sans qu'aucun rebond de la réplication de HBV ne soit observé à l'arrêt des traitements, contrairement à ce qui est habituellement observé avec les analogues de nucléos(t)ides [6].…”

“…Grâce à des techniques d'amplifications différentielles de l'ADN basées sur des variations de la température de dénaturation, nous avons montré que, en réponse à ces traitements, l'ADNccc subit de nombreuses déaminations au niveau des cytidines [6]. Ces dernières, transformées en uridine, sont retirées par une ou plusieurs enzymes cellulaires (restant à identifier), créant des sites apurinique/apyrimidique [6]. Ceux-ci sont reconnus par des endonucléases cellulaires qui vont digérer l'ADN adjacent à ces sites et entraîner la dégradation de l'ADNccc.…”