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Weltweit gibt es laut WHO ca. 58 Millionen Menschen mit einer chronischen Hepatitis-C-Virus (HCV) Infektion und jährlich stecken sich ca. 1,5 Millionen Menschen neu mit diesem Virus an (Stand 2019). Da die Folge einer chronischen Hepatitis-C-Virus Infektion eine potenziell tödlich verlaufende Leberzirrhose oder die Entwicklung eines Hepatozellulären Karzinoms sein können, ist eine frühe Diagnose und eine adäquate Therapie eine wichtige Aufgabe in der Medizin.
Die bisherige Therapie erfolgte mittels pegyliertem Interferon und Ribavirin und seit einigen Jahren auch interferonfrei mittels Direkter Antiviraler Agenzien (DAA). Vor allem beim älteren Therapieregime konnten viele Nebenwirkungen und häufiger auch ein Therapieversagen auftreten, sodass ein leicht zu gewinnender Biomarker nützlich wäre, der die Patienten mit Therapieversagen frühzeitig und im besten Fall sogar vor Therapiebeginn detektieren kann.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Spiegel von extrazellulär im Blut zirkulierender, leberspezifischer microRNA miR-122 auf Eigenschaften als solche potenzielle Biomarker untersucht. Dazu wurden die Patientenseren von insgesamt 60 Patienten mit chronischer Hepatitis-C-Virus Infektion analysiert, die mittels pegyliertem Interferon und Ribavirin behandelt wurden. Vor, während und nach der Therapie wurden verschiedene Laborparameter sowie die miR 122 in den Patientenseren bestimmt. 20 dieser Patienten zeigten ein dauerhaftes Ansprechen auf die Therapie (sustained virological response = SVR), 20 zeigten nach einem initialen Therapieansprechen ein Rückfall der Erkrankung (Relapse) und 20 Patienten sprachen gar nicht auf die Therapie an (Non-Responder = NR).
Zunächst wurden die sogenannten Baseline-Charakteristika der Patienten vor Therapiebeginn untersucht. Dabei konnten wir jedoch keinen Unterschied zwischen den Patientengruppen hinsichtlich der Alanin-Aminotransferase (ALT) und Aspartat-Aminotransferase (AST), zwei Laborparameter zur Bestimmung einer Leberschädigung, sowie der HCV-RNA, ein Parameter zur Bestimmung der Viruslast bei Patienten mit einer HCV-Infektion, feststellen.
Auch die miR-122-Spiegel zeigten vor Therapiebeginn keinen signifikanten Unterschied zwischen den drei Patientengruppen. Daraus wurde geschlossen, dass man die miR-122 vor Therapiebeginn nicht als prognostischen Marker für einen Therapieerfolg verwenden kann.
Beim Vergleich der miR-122-Spiegel mit den Laborparametern konnte eine signifikante Korrelation zwischen der miR-122 und der ALT, AST und der Gamma-Glutamyl-Transferase (GGT) festgestellt werden. Die miR-122 scheint somit ähnlich wie die anderen Laborparameter eine Leberzellschädigung widerzuspiegeln.
Nach dem Therapiebeginn konnte bereits ab Woche 4 ein signifikanter Unterschied zwischen den SVR und Non-Respondern sowie zwischen den Relapsepatienten und den Non-Respondern festgestellt werden. Jedoch war der Unterschied zwischen den SVR und den Relapse-Patienten nicht signifikant, sodass man weiterhin keine Unterscheidung dieser beiden Patientengruppen machen konnte.
Auch die ALT- und HCV-RNA-Spiegel zeigten einen ähnlichen Verlauf. In den Gruppen der SVR und Relapse-Patienten zeigte sich im Laufe der Therapie ein Rückgang der Parameter wohingegen die Gruppe der Non-Responder keine signifikante Dynamik aufwies.
Zum Schluss wurden die miR-122-Spiegel 12 bzw. 24 Wochen nach Therapieende bestimmt, dem sogenannten Zeitpunkt des Follow-Up bei dem der Therapieerfolg laut Leitlinie mit Hilfe der HCV-RNA-Messung bestimmt wird. Dabei konnte ein signifikanter Unterschied zwischen den miR-122-Spiegeln bei den SVR-Patienten und den anderen beiden Patientengruppen festgestellt werden.
In Zusammenschau dieser Ergebnisse kann man sagen, dass die miR-122 gut geeignet ist um ähnlich wie die HCV-RNA den Therapieverlauf widerzuspiegeln. Als prognostischer Parameter bzw. Biomarker für ein Therapieansprechen ist sie jedoch nicht geeignet, da keine Unterscheidung zwischen den einzelnen Patientengruppen vor Therapiebeginn möglich ist und während der Therapie lediglich die Non-Responder und nicht die Relapse-Patienten detektiert werden können.
Infektionen mit HBV, HCV und HIV verlaufen potentiell chronisch und besonders bei HIV auch tödlich. Komplexe, zum Teil lebenslange Therapien stellen eine große Belastung für die betroffenen Patient*innen und das Gesundheitssystem dar. Die Sicherheit von Blutprodukten hat sich durch Testung auf HBV, HCV und HIV in den vergangenen Jahrzehnten weltweit stark verbessert. Ein kontinuierliches Risikoassessment ist notwendig um diesen Trend aufrecht zu erhalten und auf Änderungen von Einflussfaktoren rechtzeitig reagieren zu können. Die Zusammenschau der Spendenscreeningdaten des DRK Baden-Württemberg Hessen, Nord-Ost, West und des Bayrischen Roten Kreuzes aus den Jahren 2008 bis 2015 ergab, dass in allen Blutbanken unterschiedliche Testsystem verwendet wurden. In zurückliegenden Analysen kamen zudem verschiedene mathematische Modelle zur Anwendung um die TTVI-Risiken in Deutschland abschätzen zu können. Ein direkter Vergleich der Blutspendedienste untereinander sowie eine Analyse der Risikoentwicklung über die Zeit sind somit erschwert. Eine Vereinheitlichung der verwendeten Testsysteme sowie der angewandten Modelle ist anzustreben. Die Anwendungen der Risikomodelle von Busch et al., Hourfar et al. und Weusten et al. ergaben für alle untersuchten Blutbanken Ergebnisse, die geringfügig höher als die beobachteten Risikowerte ausfielen. Das von Weusten et al. entwickelte Modell erwies sich als am besten geeignet zur Risikostratifizierung, da unterschiedliche Eigenschaften der Viren am genauesten berücksichtigt und TTVI-Risiken im Vergleich mit den anderen Modellen sowie zu den beobachteten Fallzahlen konservativ eingeschätzt werden. Nach diesem Modell lagen die Risiken für eine Transmission pro eine Million transfundierter Einheiten in den Jahren 2008 bis 2015 für HBV bei 1, für HCV bei 0,3 und für HIV bei 0,1. Der Vergleich der Zeiträume 1997 bis 2005 und 2008 bis 2015 mittels des Modells von Hourfar et al. ergab aktuell höhere Risiken für TTVIs mit HCV und HIV, wohingegen die Risiken von TTVIs mit HBV gesunken sind. Diese Entwicklungen sind auf erhöhte HCV- und HIV-NAT Only Inzidenzen sowie auf den wachsenden Anteil HBV-geimpfter Spender*innen zurückzuführen. Modellierungen anhand der Spenderscreeningdaten des DRK Baden-Württemberg Hessen mittels des Modells von Weusten et al. zeigten, dass der Faktor Plasmavolumen nicht zur Risikooptimierung geeignet ist. Ein erhöhter Forschungsbedarf im Bereich minimal infektiöse Dosen konnte betont werden, da sich der Einfluss der N50 auf die Risiken als sehr hoch herausstellte und eine Übersicht aktueller Arbeiten teils stark differierende Werte ergab. Die Verkleinerung der Poolgrößen erwies sich als potente Option zur Risikoreduktion, bedarf jedoch weiter Kosten-Nutzen-Analysen bei aktuell bereits sehr geringen TTVI-Risiken. Eine Vergrößerung der Spendeintervalle konnte als ebenso wirkungsvolle Möglichkeit zur Verringerung der Transmissionsrisiken ermittelt und eingeordnet werden. In diesem Zusammenhang wurde überdies gezeigt, dass TTVI-Risiken von Aphereseprodukten um ein Vielfaches höher liegen als die Risiken von Vollblutspenden.
Schätzungen der WHO zufolge waren 2015 weltweit rund 71 Millionen Menschen von einer chronischen Hepatitis C-Infektion betroffen. Die chronische Hepatitis C ist mit einem erhöhten Risiko für die Entstehung einer Leberzirrhose und eines hepatozellulären Karzinoms assoziiert. Die NS3/4A-Protease als zentraler Bestandteil der Replikationsmaschinerie des Virus spaltet das HCV-Polyprotein und ist in die Inaktivierung antiviraler Proteine involviert. Durch ihren maßgeblichen Einfluss auf die virale Fitness stellt sie einen entscheidenden Faktor für die chronische Persistenz des Virus im Wirtsorganismus dar. Die Protease ist auch eine wichtige Zielstruktur für spezifische antivirale Medikamente in der Behandlung der chronischen Hepatitis C. Der natürlich vorkommende Polymorphismus Q80K in der NS3/4A-Protease ist bei bis zu 47 % der Patienten schon vor Therapiebeginn feststellbar, insbesondere beim Genotyp 1a. Q80K führt zum Therapieversagen bei makrozyklischen Proteaseinhibitoren, insbesondere Simeprevir. Phylogenetische Analysen konnten zeigen, dass 96 % aller HCV-Gensequenzen mit Q80K von einem gemeinsamen, genetischen Vorfahren abstammen und sich die Mutation seit Mitte des 20. Jahrhunderts scheinbar stabil ausgehend vom nordamerikanischen Kontinent etabliert hat. Daneben wurden mit A91S/T und S174N sogenannte second site-Austausche identifiziert, die assoziiert mit Q80K vorkommen. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, welchen Einfluss diese second site-Austausche auf die Enzymaktivität und Proteinfaltung der Protease haben und ob sie mögliche Veränderungen durch den Q80K-Polymorphismus kompensieren. Nach Expression und Aufreinigung der NS3/4A-Protease wurden die Effekte von Q80K, A91S/T und S174N auf die Enzymaktivität und Thermostabilität mittels fluoreszenzbasierter Verfahren untersucht und im Zusammenhang mit einer in silico-3D-Strukturanalyse der Protease interpretiert. Es zeigte sich, dass A91S/T und S174N jeweils zu einer Angleichung der Thermostabilität des Proteins an den Wildtyp führen und somit Defizite in der Faltung der Protease durch Q80K kompensiert werden. Aufgrund der experimentellen Daten und der Topografie dieser Austausche innerhalb der NS3-Protease-Helikase-Struktur ist von indirekten Effekten der second site-Austausche auf die replikative Fitness der Virusvarianten auszugehen. Die hier charakterisierten Austausche in der NS3/4A-Protease tragen durch eine Stabilisierung der Proteinfaltung kritisch zur Stabilität des Q80K-Polymorphismus im Proteasegen des HCV Genotyp 1a bei.
Einleitung: Die chronische Hepatitis C gehört zu den häufigen Ursachen einer Leberzirrhose. Durch die Entwicklung von direkt antiviralen Medikamenten (direct acting antiviral agent, DAA) können Heilungsraten von über 90% bei chronischer Hepatitis C erreicht werden. Der Einfluss des Therapieerfolgs auf Fibroseregression und portale Hypertension ist insbesondere für Patienten mit Leberzirrhose bisher nicht ausreichend geklärt. Elastographische Messungen von Leber und Milz können als Surrogatmarker zur nicht-invasiven Evaluation von Fibroseregression und Rückgang von portaler Hypertension dienen. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Evaluation der Dynamik von Leberfibrose und portaler Hypertension mittels transienter Elastographie der Leber (L-TE) und Acoustic Radiation Force Impulse Elastographie von Leber (L-ARFI) und Milz (M-ARFI) bei Patienten mit DAA-induziertem anhaltendem virologischen Ansprechen (sustained virological response, SVR) und Hepatitis C Virus (HCV) assoziierter Leberzirrhose.
Patienten und Methoden: In dieser prospektiven, monozentrischen Studie wurden Daten von 56 Patienten mit chronischer Hepatitis C und assoziierter Leberzirrhose analysiert, die eine SVR nach 12-24 Wochen antiviraler Hepatitis C Therapie mit DAA's erreichten. Dabei wurden zu vier Zeitpunkten (Therapiebeginn [BL], Therapieende [EOT], 24 Wochen nach Therapieende [FU24] und 48 Wochen nach Therapieende [FU48]) Messungen vorgenommen. Zusätzlich wurden Leberzirrhose assoziierte Scores und Komplikationen sowie Laborparameter erhoben.
Ergebnisse: Die elastographischen Messungen der Leber zeigten signifikante Verbesserungen im Studienverlauf, am stärksten während der antiviralen Therapie. Im L-TE zeigten sich Verbesserungen zwischen BL [Median(Min-Max), 32,45(9,1-75)kPa] und FU48[Median (Min-Max), 17,1 (3,7-59,3) kPa] (p<0,0001) und im L-ARFI zwischen BL [Median (Min-Max), 2,7 (1,2-4,1) m/s] und FU24 [Median (Min-Max), 2,5 (1,2-3,9)m/s (p=0,011), wobei signifikante Verbesserungen (≥30%) bei 35/49 (71%) Patienten im L-TE und bei 6/55 (11%) im L-ARFI auftraten. Die M-ARFI Messungen als Korrelat der portalen Hypertension, zeigten kaum Veränderungen. Die medianen Werte blieben zwischen BL [Median (Min-Max), 3,4 (1,9-4,3) m/s] und FU48 [Median (Min-Max), 3,4(2-4,4) m/s] konstant (p=0,9). Nur 2/54 (4%) der Patentien zeigten signifikante Verbesserungen. In der univariaten Analyse zeigten sich 65 als positive Einflussfaktoren der L-TE- und L-ARFI-Verbesserung ein MELD Score bis 10 sowie ein BMI bis 30 kg/m².
Diskussion und Schlussfolgerung: In Zusammenschau der Ergebnisse kann bei einem Teil der Patienten von einer Fibroseregression und dem Rückgang der portalen Hypertension nach DAA-basierter, interferon-freier antiviraler Therapie ausgegangen werden. Die mittels L-ARFI und L-TE gemessene Verbesserung der Lebersteifigkeit unter antiviraler Therapie scheint auf einer Verbesserung von Nekroinflammation und Leberfibrose zu basieren. Bei Nichtbeachtung des Einflusses der Nekroinflammation auf nicht-invasive Messungen der Lebersteifigkeit kann es zur Überschätzung der Fibroseregression nach SVR kommen. Da es sich bei der Zirrhose- bzw. Fibroseregression anscheinend um einen langsamen Prozess handelt, sind ausreichend lange Nachbeobachtungszeiten in entsprechenden Studien zu fordern. Für die mit einer Leberzirrhose assoziierte portale Hypertension gelten ähnliche Überlegungen.
Das Hepatitis C-Virus verfügt vermutlich ähnlich wie andere Viren über die Fähigkeit die Interferon-basierte Immunantwort des Wirtes zu antagonisieren. In diesem Zusammenhang wurde in vitro die Hemmung der Interferon-induzierten doppel-strang-RNA-aktivierten Proteinkinase (PKR) durch spezifische Interaktion mit einer die Interferon-Sensitivität determinierenden Region (ISDR) umfassenden PKR-bindenden Domäne des HCV-NS5A-Proteins und einer Phosphorylierungs-Homologiedomäne (PePHD) des HCV-E2-Proteins beschrieben. Während die klinische Bedeutung von Mutationen im Bereich der ISDR/PKR-bindenden Domäne des HCV-NS5A-Proteins bei Patienten mit einer HCV-Genotyp-1-Infektion gut untersucht war, fehlten klinische Daten zu Patienten mit einer HCV-Genotyp-3a-Infektion, sowohl für das HCV-NS5A- als auch für das HCV-E2-Protein. Daher wurden in der vorliegenden Arbeit 33 Patienten, die mit dem HCV-Genotyp 3a infiziert waren und eine Therapie mit Interferon-alfa mit und ohne Ribavirin über insgesamt 48 Wochen erhielten, untersucht. Es erfolgte eine Sequenzierung der HCV-Isolate der 33 Patienten aus Serumproben vor Beginn der antiviralen Therapie im karboxyterminalen Bereich des E2- und NS5A-Gens, der jeweils die vermuteten PKR-Interaktionsstellen umfasst. Die Analyse der Sequenzen zeigte weder eine Korrelation von einzelnen Mutationen noch der Anzahl der Mutationen im Bereich der PePHD des E2-Proteins, der gesamten sequenzierten Region des E2-Proteins, der ISDR bzw. der PKR-bindenden Domäne des NS5A-Proteins und der gesamten sequenzierten Region des NS5A-Proteins mit dem virologischen Ansprechen auf die Interferon-alfa-basierte Therapie. Auch in phylogenetischen und konformationellen Analysen der HCV-Sequenzen des E2- und NS5A-Proteins der 33 Patienten konnte kein Zusammenhang von Sequenzmustern bzw. Mustern der Sekundärstruktur mit dem virologischen Therapieansprechen nachgewiesen werden. Eine Korrelation einer vermehrten Anzahl von Mutationen in den genannten Bereichen des E2- bzw. NS5A-Proteins mit einer niedrigeren HCV RNA-Konzentration vor Therapiebeginn erreichte keine statistische Signifikanz. Aufgrund der hohen virologischen Ansprechraten von über 80 % unter der gegenwärtigen Standardtherapie mit PEG-Interferon-alfa und Ribavirin erscheint das Vorhandensein von genomischen Mutationen der HCV-Proteine in Korrelation mit dem Therapieansprechen bei Patienten mit einer HCV-Genotyp-3a-Infektion insgesamt unwahrscheinlich zu sein. Darüber hinaus sind vermutlich neben den teilweise in der vorliegenden Arbeit untersuchten virologischen Parametern auch wirtsspezifische Mechanismen für die Sensitivität gegenüber der Interferon-basierten Therapie von Bedeutung.