Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1905910.36233/0372-9311-811MQJOIKORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleIdentification and multiparametric ranking of candidate genes involved in hepatitis C virus entry and host immune response using bioinformatics methodsИдентификация и мультипараметрическое ранжирование генов-кандидатов, участвующих в проникновении вируса гепатита С и иммунном ответе хозяина, с применением биоинформатических методовhttps://orcid.org/0009-0002-1882-529XAnufrievaEkaterina V.АнуфриеваЕкатерина Владимировна
Russian Federation

junior researcher, Laboratory of virology and immunology of HIV infection

м. н. с. лаб. вирусологии и иммунологии ВИЧ-инфекции

kate.an21@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2270-8897OstankovaYulia V.ОстанковаЮлия Владимировна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), Head, Laboratory of virology and immunology of HIV infection, senior researcher, Laboratory of molecular immunology

канд. биол. наук, зав. лаб. вирусологии и иммунологии ВИЧ-инфекции, с. н. с. лаб. молекулярной иммунологии

shenna1@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0078-9681DavydenkoVladimir S.ДавыденкоВладимир Сергеевич
Russian Federation

junior researcher, Laboratory of virology and immunology of HIV infection

м. н. с. лаб. иммунологии и вирусологии ВИЧ-инфекции, аспирант

vladimir_david@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3139-3674ShchemelevAlexander N.ЩемелевАлександр Николаевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), junior researcher, Laboratory of immunology and virology of HIV

канд. биол. наук, м. н. с. лаб. вирусологии и иммунологии ВИЧ-инфекции

tvildorm@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4571-8799TotolianAreg A.ТотолянАрег Артёмович
Russian Federation

Dr. Sci. (Med.), Professor, RAS Full Member, Head, Laboratory of molecular immunology, Director, Head, Department of immunology

д-р мед. наук, профессор, академик РАН, зав. лаб. молекулярной иммунологии, директор, зав. каф. иммунологии

totolian@pasteurorg.ruSt. Petersburg Pasteur InstituteФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера»First St. Petersburg State I. Pavlov Medical UniversityФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Минздрава России13052026103219020417022026Copyright ©; 2026, Anufrieva E.V., Ostankova Y.V., Davydenko V.S., Shchemelev A.N., Totolian A.A.Copyright ©; 2026, Ануфриева Е.В., Останкова Ю.В., Давыденко В.С., Щемелев А.Н., Тотолян А.А.2026Anufrieva E.V., Ostankova Y.V., Davydenko V.S., Shchemelev A.N., Totolian A.A.Ануфриева Е.В., Останкова Ю.В., Давыденко В.С., Щемелев А.Н., Тотолян А.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/19059

Introduction. Hepatitis C virus (HCV) remains a significant public health concern. The application of existing antiviral agents is restricted by their high cost and the development of viral resistance, while vaccine development is impeded by the considerable genetic variability of HCV. The outcome of infection is largely determined by the host's genetic factors, which influence both the viral entry into the cell and the effectiveness of antiviral immunity. Identification of genetic determinants involved in these processes is essential for understanding pathogenesis and discovering novel therapeutic targets.

Objective. A comprehensive assessment of the potential involvement of candidate genes and their products in the pathogenesis of HCV infection at the stages of viral entry into the cell and the formation of the host immune response, based on an integrative analysis of gene expression, subcellular localization of their products, and participation in molecular pathways and biological processes.

Materials and methods. In this study, a comparative analysis of 35 most promising candidate genes was performed against five background genes (CD81, CLDN1, LDLR, OCLN, SCARB1) encoding key HCV entry receptors. To analyze biological mechanisms associated with priority genes, the FUMA GWAS platform was used in the functional mapping mode GENE2FUNC (https://fuma.ctglab.nl/gene2func). Evaluation of candidate genes included analysis of their expression profiles, subcellular localization of protein products, as well as involvement in molecular pathways and biological processes. A ranking scoring system was developed, based on point-based ranking, which allowed determining the significance of each candidate gene in the context of its potential involvement in HCV pathogenesis. The system includes sequential assessment by several independent criteria, the results of which are summed into a single score. The degree of association between candidate genes and background genes was assessed using the phi-correlation coefficient (φ) across categories of subcellular localization, molecular pathways, and biological processes.

Results. Application of the developed scoring system identified 25 significant candidate genes. The highest scores were obtained for genes involved in intercellular junction organization (CLDN3, CLDN5, CLDN12, ESAM, F11R, TJP1, TJP2) and lipid metabolism regulation (APOE, LDLRAP1). Enrichment of several candidate genes in immunological processes was revealed. A stable association of C3 and CD19 genes with immune process regulation was established, which is of particular interest in light of HCV's ability to infect mononuclear cells. The APOE, ITGB1, F11R genes demonstrated involvement in inflammatory and defense responses, while IFITM1 was associated with response to cytokine stimulation.

Conclusion. A group of candidate genes potentially influencing HCV infection pathogenesis both at the viral entry stage and through immune modulation was identified. The obtained data expand understanding of virus-host interactions and justify the need for experimental validation of the identified genes as potential biomarkers and therapeutic targets.

Введение. Вирус гепатита C (ВГС) остаётся значимой проблемой здравоохранения. Применение существующих противовирусных препаратов ограничено их высокой стоимостью и развитием резистентности вируса, тогда как создание вакцины осложнено значительным генетическим разнообразием ВГС. Исход инфекции во многом определяется генетическими факторами хозяина, влияющими как на проникновение вируса в клетку, так и на эффективность противовирусного иммунитета. Выявление генетических детерминант, участвующих в этих процессах, необходимо для понимания патогенеза и поиска новых терапевтических мишеней.

Цель — комплексная оценка потенциальной вовлечённости генов-кандидатов и их продуктов в патогенез ВГС-инфекции на этапах проникновения вируса в клетку и формирования иммунного ответа хозяина на основе интегративного анализа экспрессии генов, локализации их продуктов на клеточном уровне и участия в молекулярных путях и биологических процессах.

Материалы и методы. В ходе исследования проведён сравнительный анализ 35 наиболее перспективных генов-кандидатов с 5 фоновыми генами (CD81, CLDN1, LDLR, OCLN, SCARB1), кодирующими ключевые рецепторы проникновения ВГС. Для анализа биологических механизмов, ассоциированных с приоритетными генами, применяли программу FUMA GWAS в режиме функционального картографирования GENE2FUNC (https://fuma.ctglab.nl/gene2func). Оценка генов-кандидатов включала анализ их экспрессионных профилей, субклеточной локализации белковых продуктов, а также вовлечённости в молекулярные пути и биологические процессы. В ходе исследования была разработана ранговая система оценки, построенная на балльном ранжировании и позволившая определить значимость каждого гена-кандидата в контексте его потенциального участия в патогенезе ВГС. Система включает последовательную оценку по нескольким независимым критериям, результаты которых суммируются в единый балл. Степень ассоциации между генами-кандидатами и фоновыми генами оценивали с помощью коэффициента корреляции φ по категориям субклеточной локализации, молекулярных путей и биологических процессов.

Результаты. Применение разработанной системы балльного ранжирования позволило идентифицировать 25 значимых генов-кандидатов. Наивысшие балы получили гены, вовлечённые в организацию межклеточных контактов (CLDN3, CLDN5, CLDN12, ESAM, F11R, TJP1, TJP2) и регуляцию липидного метаболизма (APOE, LDLRAP1). Выявлено обогащение ряда генов-кандидатов в иммунологических процессах. Установлена устойчивая ассоциация генов C3 и CD19 с регуляцией иммунных процессов, что представляет особый интерес в свете способности ВГС инфицировать мононуклеарные клетки. Гены APOE, ITGB1, F11R продемонстрировали вовлечённость в воспалительный и защитный ответы, тогда как IFITM1 ассоциирован с ответом на цитокиновую стимуляцию.

Заключение. Идентифицирована группа генов-кандидатов, способных влиять на патогенез ВГС-инфекции как на этапе проникновения вируса, так и через модуляцию иммунитета. Полученные данные расширяют представление о взаимодействии в системе «вирус–хозяин» и обосновывают необходимость экспериментальной валидации выявленных генов в качестве потенциальных биомаркеров и терапевтических мишеней.

hepatitis C virus (HCV)disease pathogenesisvirus-host interactionprotein-protein interactionscandidate genesin silicoCD81CLDN1LDLROCLNSCARB1вирус гепатита Спатогенез заболеваниявзаимодействие вирус–хозяинбелок-белковые взаимодействиягены-кандидатыin silicoCD81CLDN1LDLROCLNSCARB1Valutite D., Ostankova Y., Semenov A., et al. Distribution of primary resistance mutations in Saint Petersburg in patients with chronic hepatitis C. Diagnostics (Basel). 2022;12(5):1054. DOI: https://doi.org/10.3390/diagnostics12051054 EDN: https://elibrary.ru/edwvrnAnsaldi F., Orsi A., Sticchi L., et al. Hepatitis C virus in the new era: Perspectives in epidemiology, prevention, diagnostics and predictors of response to therapy. World J. Gastroenterol. 2014;20(29):9633–52. DOI: https://doi.org/10.3748/wjg.v20.i29.9633 EDN: https://elibrary.ru/urqophMidgard H., Bjoro B., Maeland A., et al. Hepatitis C reinfection after sustained virological response. J. Hepatol. 2016;64(5):1020–6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhep.2016.01.001Al-Khazraji A., Patel I., Saleh M., et al. Identifying barriers to the treatment of chronic hepatitis C infection. Dig. Dis. 2020;38(1):46–52. DOI: https://doi.org/10.1159/000501821Roche B., Coilly A., Duclos-Vallee J.C., Samuel D. The impact of treatment of hepatitis C with DAAs on the occurrence of HCC. Liver Int. 2018;38(Suppl. 1):139–45. DOI: https://doi.org/10.1111/liv.13659Duncan J.D., Urbanowicz R.A., Tarr A.W., Ball J.K. Hepatitis C virus vaccine: Challenges and prospects. Vaccines (Basel). 2020;8(1):90. DOI: https://doi.org/10.3390/vaccines8010090 EDN: https://elibrary.ru/apzhrbOsburn W.O., Fisher B.E., Dowd K.A., et al. Spontaneous control of primary hepatitis C virus infection and immunity against persistent reinfection. Gastroenterology. 2010;138(1):315–24. DOI: https://doi.org/10.1053/j.gastro.2009.09.017Bailey J.R., Barnes E., Cox A.L. Approaches, progress, and challenges to hepatitis C vaccine development. Gastroenterology. 2019;156(2):418–30. DOI: https://doi.org/10.1053/j.gastro.2018.08.060Gerold G., Moeller R., Pietschmann T. Hepatitis C virus entry: protein interactions and fusion determinants governing productive hepatocyte invasion. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2020;10(2):a036830. DOI: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a036830Yamamoto S., Fukuhara T., Ono C., et al. Lipoprotein receptors redundantly participate in entry of hepatitis C virus. PLoS Pathog. 2016;12(5):e1005610. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1005610Rehermann B. Hepatitis C virus versus innate and adaptive immune responses: a tale of coevolution and coexistence. J. Clin. Invest. 2009;119(7):1745–54. DOI: https://doi.org/10.1172/JCI39133Horner S.M., Gale M. Regulation of hepatic innate immunity by hepatitis C virus. Nat. Med. 2013;19(7):879–88. DOI: https://doi.org/10.1038/nm.3253Klenerman P., Thimme R. T cell responses in hepatitis C: the good, the bad and the unconventional. Gut. 2012;61(8):1226–34. DOI: https://doi.org/10.1136/gutjnl-2011-300620Anufrieva E.V., Ostankova Y.V., Davydenko V.S., et al. Identification of human genes potentially involved in the pathogenesis of viral hepatitis C based on multi-network bioinformatics analysis. Problems of Virology. 2025;70(3):267–81. DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-314 EDN: https://elibrary.ru/kfjusvАнуфриева Е.В., Останкова Ю.В., Давыденко В.С. и др. Выявление генов человека, потенциально участвующих в патогенезе вирусного гепатита С, на основе мультисетевого биоинформатического анализа. Вопросы вирусологии. 2025;70(3):267–81. DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-314 EDN: https://elibrary.ru/kfjusvWatanabe K., Taskesen E., van Bochoven A., Posthuma D. Functional mapping and annotation of genetic associations with FUMA. Nat. Commun. 2017;8(1):1826. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-017-01261-5 EDN: https://elibrary.ru/jjvwsuDavydenko V.S., Ostankova Y.V., Schemelev A.N., et al. Bioinformatically analyzed relationships between specific human genes associated with HIV attachment. Russian Journal of Infection and Immunity. 2024;14(6):1153–68. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-BAR-17830 EDN: https://elibrary.ru/fbejyoMartinello M., Solomon S.S., Terrault N.A., Dore G.J. Hepatitis C. Lancet. 2023;402(10407):1085–96. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(23)01320-X EDN: https://elibrary.ru/grglzuMailly L., Baumert T.F. Hepatitis C virus infection and tight junction proteins: The ties that bind. Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 2020;1862(7):183296. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2020.183296 EDN: https://elibrary.ru/bwbcjnLiu S., Yang W., Shen L., et al. Tight junction proteins claudin-1 and occludin control hepatitis C virus entry and are downregulated during infection to prevent superinfection. J. Virol. 2009;83(4):2011–14. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.01888-08Mee C.J., Grove J., Harris H.J., et al. Effect of cell polarization on hepatitis C virus entry. J. Virol. 2007;82(1):461–70. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.01894-07Hoofnagle J.H. Course and outcome of hepatitis C. Hepatology. 2002;36(5 Suppl. 1):S21–9. DOI: https://doi.org/10.1053/jhep.2002.36227 EDN: https://elibrary.ru/lshsyvSu A. I., Pezacki J.P., Wodicka L., et al. Genomic analysis of the host response to hepatitis C virus infection. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2002;99(24):15669–74. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.202608199 EDN: https://elibrary.ru/gonmslSiagris D., Christofidou M., Theocharis G.J., et al. Serum lipid pattern in chronic hepatitis C: histological and virological correlations. J. Viral Hepat. 2006;13(1):56–61. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2893.2005.00655.xCarabaich A., Ruvoletto M., Bernardinello E., et al. Profiles of HCV core protein and viremia in chronic hepatitis C: possible protective role of core antigen in liver damage. J. Med. Virol. 2005;76(1):55–60. DOI: https://doi.org/10.1002/jmv.20322 EDN: https://elibrary.ru/ltxytnAndré P., Komurian-Pradel F., Deforges S., et al. Characterization of low-and very-low-density hepatitis C virus RNA-containing particles. J. Virol. 2002;76(14):6919–28. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.76.14.6919-6928.2002Brodsky J.L., Gusarova V., Fisher E.A. Vesicular trafficking of hepatic apolipoprotein B100 and its maturation to very low-density lipoprotein particles: studies from cells and cell-free systems. Trends Cardiovasc. Med. 2004;14(4):127–32. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tcm.2004.01.004Gastaminza P., Cheng G., Wieland S., et al. Cellular determinants of hepatitis C virus assembly, maturation, degradation, and secretion. J. Virol. 2008;82(5):2120–9. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.02053-07Kapadia S.B., Barth H., Baumert T., et al. Initiation of hepatitis C virus infection is dependent on cholesterol and cooperativity between CD81 and scavenger receptor B type I. J. Virol. 2008;81(1):374–83. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.01134-06Chung C.S., Huang C.Y., Chang W. Vaccinia virus penetration requires cholesterol and results in specific viral envelope proteins associated with lipid rafts. J. Virol. 2005;79(3):1623–34. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.79.3.1623-1634.2005Reyes-del Valle J., Chavez-Salinas S., Medina F., Del Angel R.M. Heat shock protein 90 and heat shock protein 70 are components of dengue virus receptor complex in human cells. J. Virol. 2005;79(8):4557–67. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.79.8.4557-4567.2005Charrin S., Manié S., Thiele C., et al. A physical and functional link between cholesterol and tetraspanins. Eur. J. Immunol. 2003;33(9):2479–89. DOI: https://doi.org/10.1002/eji.200323884Lavillette D., Bartosch B., Nourrisson D., et al. Hepatitis C virus glycoproteins mediate low pH-dependent membrane fusion with liposomes. J. Biol. Chem. 2006;281(7):3909–17. DOI: https://doi.org/10.1074/jbc.M509747200Wang R.Y., Bare P., De Giorgi V., et al. Preferential association of hepatitis C virus with CD19+ B cells is mediated by complement system. Hepatology. 2016;64(6):1900–10. DOI: https://doi.org/10.1002/hep.28842Brozat J.F., Brandt E.F. Stark M., et al. JAM‐A is a multifaceted regulator in hepatic fibrogenesis, supporting LSEC integrity and stellate cell quiescence. Liver Int. 2022;42(5):1185–203. DOI: https://doi.org/10.1111/liv.15187 EDN: https://elibrary.ru/eidrrxNarayana S.K., Helbig K.J., McCartney E.M., et al. The interferon-induced transmembrane proteins, IFITM1, IFITM2, and IFITM3 inhibit hepatitis C virus entry. J. Biol. Chem. 2015;290(43):25946–59. DOI: https://doi.org/10.1074/jbc.M115.657346Zheng A., Yuan F., Li Y., et al. Claudin-6 and claudin-9 function as additional coreceptors for hepatitis C virus. J. Virol. 2007;81(22):12465–71. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.01457-07Evans M.J., von Hahn T., Tscherne D.M., et al. Claudin-1 is a hepatitis C virus co-receptor required for a late step in entry. Nature. 2007;446(7137):801–5. DOI: https://doi.org/10.1038/nature05654Alvisi G., Madan V., Bartenschlager R. Hepatitis C virus and host cell lipids: an intimate connection. RNA Biol. 2011;8(2):258–69. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.8.2.15011 EDN: https://elibrary.ru/omziwxCarriquí-Madroñal B., Sheldon J., Duven M., et al. The matrix metalloproteinase ADAM10 supports hepatitis C virus entry and cell-to-cell spread via its sheddase activity. PLoS Pathog. 2023;19(11):e1011759. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1011759 EDN: https://elibrary.ru/qcslpnAbdel-Latif M.S. Plasma levels of matrix metalloproteinase (MMP)-2, MMP-9 and tumor necrosis factor-α in chronic hepatitis C virus patients. Open Microbiol. J. 2015;9:136–40. DOI: https://doi.org/10.2174/1874285801509010136