Characterization of hepatitis B virus genotypes in different stages of infection regarding their molecular virology in vitro and in vivo

Hepatitis B virus (HBV) infection is a major driver of liver disease, leading to hepatocellular carcinoma (HCC) and cirrhosis. Chronic HBV infection progresses through four distinct phases, with correct phase classification being critical for clinical decision-making. The presence of diverse HBV genotypes (Gt) and naturally occurring mutations influences disease progression, treatment responses, and viral protein expression. Notably, genotype G (GtG) has been associated with increased fibrosis risk in co-infected patients, necessitating further investigation into its molecular and clinical impact.

This study analyzed chronic HBV infection phases using a genotype-stratified approach, with a focus on the benign phase 3 (HBeAg-negative infection) and the prevalence of GtG co-infections. While standard PCR genotyping failed to detect GtG in the German Albatros trial, targeted PCR identified a 4-8% prevalence in patients initially classified as infected with GtA or GtE. In vitro, co-expression of GtG/A and GtG/E enhanced G-specific core protein synthesis, reducing the core protein expression of the second genotype. Viral replication remained unaffected, but HBsAg expression and release were diminished for GtG/E.

Patient-derived HBeAg-negative isolates (GtA, B, and D) exhibited reduced viral replication, intracellular and extracellular HBsAg levels, and endoplasmic reticulum retention of surface proteins compared to wildtype genomes. Reversion of the precore mutation (G1896A) increased intracellular HBsAg levels but did not enhance release. Additionally, patient isolates induced cytoprotective gene expression and displayed altered proliferative signaling, independent of HBeAg presence or specific mutations. No genotype-dependent differences in HBsAg composition or particle density were observed across infection phases.

In conclusion, GtG co-infections predominantly occurred alongside GtA and E, with standard PCR methods failing to detect them adequately. GtG may exert a regulatory role through core protein interactions, potentially influencing disease severity. The implementation of GtG-specific screening could enhance clinical care for affected patients. HBeAg-negative isolates exhibited an antiproliferative phenotype, suggesting a selective advantage in later infection stages that may reduce disease progression and HCC risk.

Hepatitis-B-Virus (HBV)-Infektion ist ein Haupttreiber von Lebererkrankungen und führt zur Entwicklung von hepatozellulärem Karzinom (HCC) und Zirrhose. Chronische HBV-Infektionen durchlaufen vier verschiedene Phasen, wobei die korrekte Klassifizierung der Phase für klinische Entscheidungen von entscheidender Bedeutung ist. Das Vorhandensein verschiedener HBV-Genotypen (Gt) und natürlich vorkommender Mutationen beeinflusst den Krankheitsverlauf, die Therapieantwort sowie die Expression viraler Proteine. Insbesondere der Genotyp G (GtG) wurde mit einem erhöhten Fibroserisiko bei ko-infizierten Patienten in Verbindung gebracht, was eine genauere Untersuchung seiner molekularen und klinischen Auswirkungen erforderlich macht.

In dieser Studie wurden die Phasen der chronischen HBV-Infektion mit einem genotypspezifischen Ansatz analysiert, wobei der Schwerpunkt auf der gutartigen Phase 3 (HBeAg-negative Infektion) und der Prävalenz von GtG-Koinfektionen lag. Während die Standard-Genotypisierungs PCR GtG nicht in der deutschen Albatros-Studie nachweisen konnte, identifizierte eine gezielte PCR eine Prävalenz von 4–8 % bei Patienten, die zunächst als mit GtA oder GtE infiziert klassifiziert wurden. In vitro führte die Ko-Expression von GtG/A und GtG/E zu einer erhöhten Synthese des G-spezifischen Core-Proteins, während die Expression des Core-Proteins des zweiten Genotyps reduziert war. Die virale Replikation blieb insgesamt unbeeinflusst, jedoch waren die Expression und Freisetzung von HBsAg bei GtG/E vermindert. HBeAg-negative Patientenisolate (GtA, B und D) zeigten im Vergleich zu Wildtyp-Genomen eine reduzierte virale Replikation, verringerte intra- und extrazelluläre HBsAg-Spiegel sowie eine Retention der Oberflächenproteine im endoplasmatischen Retikulum. Die Umkehrung der Precore-Mutation (G1896A) führte zu einem Anstieg der intrazellulären HBsAg-Spiegel, beeinflusste jedoch nicht deren Freisetzung. Darüber hinaus induzierten Patientenisolate die Expression zytoprotektiver Gene und wiesen eine veränderte proliferative Signalübertragung auf, unabhängig vom Vorhandensein von HBeAg oder spezifischen Mutationen. Zwischen den Infektionsphasen wurden keine genotypabhängigen Unterschiede in der HBsAg-Zusammensetzung oder Partikeldichte beobachtet.

Zusammenfassend traten GtG-Koinfektionen überwiegend zusammen mit GtA und GtE auf, wobei Standard-PCR-Methoden sie nicht ausreichend nachweisen konnten. GtG könnte durch Interaktionen mit dem Core-Protein eine regulatorische Rolle spielen und möglicherweise die Schwere der Erkrankung beeinflussen. Die Implementierung eines GtG-spezifischen Screenings könnte die klinische Versorgung betroffener Patienten verbessern. HBeAg-negative Isolate zeigten einen antiproliferativen Phänotyp, was auf einen selektiven Vorteil in späteren Infektionsstadien hinweisen könnte, der das Fortschreiten der Erkrankung und das Risiko für HCC reduziert.