Study of antiviral mechanisms induced by interferon in HDV infection using human liver chimeric mice

Abstract

Peg-IFNα is commonly used for the treatment of HDV infection. However, even after standard treatment for 48 weeks, complete remission of HDV RNA is observed in only 20-35% of patients (Deterding & Wedemeyer, 2019). IFNλ has achieved comparable results to IFNα in early clinical trials and has therefore been discussed as an alternative treatment option due to its fewer side effects.

In this work, the two HDV strains ccHDV-1 and ccHDV-3 showed a different response to treatment with peg-IFNα and peg-IFNλ in human liver chimeric mice in the setting of a chronic HBV/HDV co-infection over the period of 4 weeks. Herein, the two interferons were able to strongly suppress all virological parameters of the ccHDV-3 infected humanized mice. Conversely, the ccHDV-1 showed clear resistance under peg-IFNα treatment, which has also been described previously in cell culture experiments. Although peg-IFNλ was initially able to induce a partial effect in the treatment of ccHDV-1, it was predominantly refractory throughout the treatment period. The exact mechanism of resistance to peg-IFNα and peg-IFNλ is not well understood to date and further investigation is needed. Pre-treatment of human liver chimeric mice with peg-IFNα of ccHDV-1 and ccHDV-3 in HDV mono-infection showed a clear antiviral effect. Thus, the early phases of infection of both HDV strains are sensitive to IFN treatment. Therefore, peg-IFNα resistance of ccHDV-1 is only seen after an infection has already established. Based on these results and generally growing evidence for the relevance of HDV genotypes and strains with regard to the treatment response of IFN therapy, there should be more use of distinct HDV strains besides ccHDV-1 in experimental research. Therefore, in this work a particular HDV strain, originated from a patient who has reached SVR under peg-IFNα therapy, was sequenced. Cloning of this strain is the next step to apply alternative HDV strains in experimental research. In addition, a genetic comparative analysis of the resistant ccHDV-1 and sensitive HDV-1p might provide further insights into the mode of action of IFNα on HDV.

Peg-IFNα wird in der Regel zur Behandlung der HDV Infektion eingesetzt. Nach einer 48-wöchigen Standardbehandlung wird eine vollständige Remission jedoch nur bei 20-35% der Patienten beobachtet. IFNλ hat in den ersten klinischen Studien bisher vergleichbare Ergebnisse wie IFNα erzielt und wird daher als alternative Behandlungsoption diskutiert.

In dieser Arbeit zeigten die beiden HDV-Stämme ccHDV-1 und ccHDV-3 ein unterschiedliches Ansprechen auf die Behandlung mit peg-IFNα und peg-IFNλ in humanisierten Mäusen im Rahmen einer chronischen HBV/HDV Ko-infektion über einen Zeitraum von 4 Wochen. Dabei waren die beiden Interferone in der Lage, alle virologischen Parameter der mit ccHDV-3 infizierten humanisierten Mäuse stark zu unterdrücken. Im Gegensatz dazu wies der ccHDV-1 Stamm unter der peg-IFNα-Behandlung eine deutliche Resistenz auf, die auch schon in Zellkulturexperimenten beschrieben wurde. Obwohl peg-IFNλ bei der Behandlung von ccHDV-1 zunächst eine partielle Wirkung erzielen konnte, war diese nach Abschluss der gesamten Behandlungsdauer überwiegend refraktär. Der genaue Mechanismus der Resistenz gegen peg-IFNα und peg-IFNλ ist bis heute nicht gut verstanden und bedarf weiterer Untersuchungen. Die Vorbehandlung von chimären Mäusen mit peg-IFNα von ccHDV-1 und ccHDV-3 in der HDV-Monoinfektion zeigte eine deutliche antivirale Wirkung. Somit sind die frühen Phasen der Infektion beider HDV-Stämme empfindlich gegenüber einer IFN-Behandlung. Eine peg-IFNα-Resistenz von ccHDV-1 tritt daher erst auf, nachdem sich eine Infektion bereits etabliert hat. Aufgrund dieser Ergebnisse und der allgemein zunehmenden Belege für die Relevanz von HDV-Genotypen und -Stämmen im Hinblick auf das Ansprechen auf eine IFN-Therapie sollten in der experimentellen Forschung neben ccHDV-1 auch andere HDV-Stämme verstärkt eingesetzt werden. In dieser Arbeit wurde daher ein ausgewählter HDV-1 Stamm sequenziert, der von einem Patienten stammt, welcher unter einer peg-IFNα-Therapie eine vollständige Remission erzielte. Das Klonen dieses Stammes ist der nächste Schritt, um alternative HDV-Stämme in der experimentellen Forschung einzusetzen. Darüber hinaus könnte eine vergleichende genetische Analyse des resistenten ccHDV-1 und des empfindlichen HDV-1p weitere Erkenntnisse über die Wirkungsweise von IFNα auf HDV liefern.