Генотипирование и лекарственная устойчивость вируса гепатита B

Генотип HBV, мутации резистентности в полимеразе, HBeAg-статус и маркеры риска гепатоцеллюлярной карциномы — из одного анализа

🧬 Описание пейплайна

Вирус гепатита B (HBV) — гепаднавирус с частично двухцепочечной ДНК (~3,2 т.п.н.). Хронический гепатит B — главная причина цирроза и гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК) в мире: по оценкам ВОЗ, с HBV живут ~254 млн человек, и около трети мирового бремени приходится на Китай. Современные нуклеоз(т)идные аналоги (энтекавир, тенофовир) имеют высокий барьер резистентности, но миллионы пациентов в Азии годами получали ламивудин и адефовир — и несут накопленные мутации устойчивости.

Наш пайплайн по данным нанопорового секвенирования определяет генотип вируса (A–J), профиль резистентности в обратной транскриптазе (полимеразе), мутации preC/BCP, определяющие HBeAg-негативное течение, и escape-мутации HBsAg — полный геномный паспорт вируса для выбора и коррекции терапии.

📥 На входе: Сырые данные в формате FASTQ после High Accuracy basecalling (Dorado SUP, химия R10.4.1). Материал: плазма/сыворотка крови. Оптимально: ампликонное секвенирование гена pol и preS/S или таргетное обогащение с полногеномным покрытием.
📤 На выходе: HTML-отчёт для врача — генотип HBV, профиль чувствительности к нуклеоз(т)идным аналогам, статус preC/BCP и HBsAg-escape, интерпретация для терапии.

🧭 Класс по Балтимору: VII — dsDNA-RT (параретровирусы)

Класс VII — параретровирусы: геном у них ДНК-овый, но реплицируется он через обратную транскрипцию — «зеркально» ретровирусам класса VI. У HBV в вирионе упакована частично двухцепочечная кольцевая ДНК (rcDNA, ~3,2 т.п.н.), которая в ядре гепатоцита достраивается до ковалентно замкнутой кольцевой ДНК (cccDNA) — именно cccDNA служит резервуаром хронизации, не устранимым современными нуклеоз(т)идными аналогами. С cccDNA транскрибируется прегеномная РНК (pgRNA), которую вирусная полимераза (ген pol) обратно транскрибирует в ДНК при сборке новых частиц. Поэтому мутации резистентности HBV — это мутации в rt-домене гена pol: классическая YMDD-замена rtM204V меняет каталитический мотив обратной транскриптазы и снимает чувствительность к ламивудину (см. таблицу мутаций ниже).

Класс	Геном	Стратегия репликации	Примеры
I	dsDNA	ДНК → мРНК (как у клетки)	Герпесвирусы, аденовирусы, оспа, АЧС
II	ssDNA (+)	Через промежуточную dsDNA	Парвовирусы
III	dsRNA	РдРП транскрибирует с dsRNA	Ротавирусы
IV	(+)ssRNA	Геном = мРНК, сразу трансляция	SARS-CoV-2, гепатит C
V	(−)ssRNA	Сначала синтез (+)цепи (РдРП)	Грипп, SFTS, бешенство
VI	(+)ssRNA-RT	Обратная транскриптаза: РНК → ДНК	ВИЧ, ретровирусы
VII	dsDNA-RT	Реверт-транскрипция через РНК-интермедиат	Гепатит B

📊 Доступность продукта

Платформа	Статус доступности
OnSiteSeq Cockpit Edge	🟡 В разработке
OnSiteSeq Cockpit Desktop	🟡 В разработке
OnSiteSeq Cockpit Cloud	🔴 Не доступно

🎯 Мутации резистентности и клинические маркеры

Резистентность в полимеразе (rt-домен)

Мутации	Препарат	Значение
rtM204V/I (YMDD) + rtL180M	Ламивудин, Телбивудин	Классическая YMDD-мутация; снижает чувствительность и к энтекавиру
rtA181T/V	Ламивудин, Адефовир	Общий путь резистентности; rtA181T снижает и секрецию HBsAg
rtN236T	Адефовир	Специфичный маркер
rtI169T + rtT184G + rtS202I/G или rtM250V (на фоне rtL180M+rtM204V)	Энтекавир	Резистентность развивается ступенчато у пациентов с предшествующей ЛУ к ламивудину
rtA194T	Тенофовир	Редкий маркер; значимость уточняется

HBeAg-статус и риск ГЦК

Локус	Мутации	Значение
preC (прекор)	G1896A (стоп-кодон)	HBeAg-негативный хронический гепатит — частая форма в Азии
BCP (базальный кор-промотор)	A1762T/G1764A	HBeAg-негативное течение; ассоциирован с повышенным риском ГЦК
S (HBsAg)	G145R и др. в «a»-детерминанте	Вакцинный и диагностический эскейп — ложноотрицательные тесты на HBsAg
Генотип	A–J	Генотип C (доминирует в Китае) — более высокий риск ГЦК и медленнее HBeAg-сероконверсия, чем генотип B

⚙️ Версии и ML-модели

Основной инструмент

Компонент	Статус
OnSiteSeq HBV Pipeline	🟡 В разработке

Планируемые ML-модели

Модель	Целевая задача
HBV-Genotyper	Генотипирование HBV (A–J) по полногеномным данным
HBV-Res-Detector	Интерпретация профиля резистентности в rt-домене

🛠 Под капотом: Зависимости и Окружение (Pipeline Stack)

Пайплайн управляется фреймворком Snakemake в изолированных Conda-окружениях.

Этап пайплайна	Ключевые библиотеки и инструменты
1. Контроль качества (QC)	`porechop_abi`, `NanoFilt`, `pigz`
2. Выравнивание (Mapping)	`minimap2` (референсная панель генотипов A–J)
3. Поиск мутаций (Variant Calling)	`clair3`, `medaka` — с учётом внутрихозяйственного квазивидового разнообразия
4. Генотипирование	Классификация по панели референсов + NCBI HBV genotyping tool (верификация)
5. Аннотация резистентности	Кастомная база мутаций rt/preC/BCP/S (по консенсусным данным и HBVdb)
6. ML-инференс	`PyTorch`, `pandas`, `scikit-learn`

🌍 Глобальный контекст: почему это важно

ВОЗ, Global Hepatitis Report 2024 — с HBV живут ~254 млн человек; вирусные гепатиты ежегодно уносят ~1,3 млн жизней, и смертность растёт. ВОЗ поставила цель элиминации гепатитов как угрозы общественному здоровью к 2030 году.
Китай — несёт около трети мирового бремени HBV (~70–90 млн HBsAg-положительных); HBV — причина примерно половины мировых случаев рака печени. Массовая вакцинация новорождённых резко снизила носительство у детей, но взрослая когорта с хроническим гепатитом огромна и нуждается в мониторинге терапии.
Наследие ламивудина — годы массового применения препаратов с низким барьером резистентности оставили у миллионов пациентов накопленные мутации; генотипирование перед сменой схемы предотвращает последовательный провал терапии.
Коинфекция ВИЧ/HBV — тенофовир входит в схемы АРТ; см. наш пейплайн OnSiteSeq HIV.