Please wait a minute...
Frontiers of Medicine

ISSN 2095-0217

ISSN 2095-0225(Online)

CN 11-5983/R

Postal Subscription Code 80-967

2018 Impact Factor: 1.847

Front. Med.    2017, Vol. 11 Issue (4) : 502-508
Potential use of serum HBV RNA in antiviral therapy for chronic hepatitis B in the era of nucleos(t)ide analogs
Fengmin Lu1(), Jie Wang1, Xiangmei Chen1, Dongping Xu2, Ningshao Xia3
1. State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs, Department of Microbiology & Infectious Disease Center, School of Basic Medical Sciences, Peking University Health Science Center, Beijing 100191, China
2. Institute of Infectious Diseases, Beijing 302 Hospital, Beijing 100039, China
3. State Key Laboratory of Molecular Vaccinology and Molecular Diagnostics, School of Public Health, Xiamen University, Xiamen 361102, China
 Download: PDF(207 KB)   HTML
 Export: BibTeX | EndNote | Reference Manager | ProCite | RefWorks

Although the efficacy of nucleos(t)ide analogue (NA) has been confirmed for treatment of chronic hepatitis B, long-term therapy has been recommended due to the high frequency of off-therapy viral DNA rebound and disease relapse. In this review, the RNA virion-like particles of hepatitis B virus (HBV) are integrated into the life cycle of HBV replication, and the potential significance of serum HBV RNA is systematically described. The production of HBV RNA virion-like particles should not be blocked by NA; in this regard, serum HBV RNA is found to be a suitable surrogate marker for the activity of intrahepatic covalently closed circular DNA (cccDNA), particularly among patients receiving NA therapy. Therefore, the concept of virological response is redefined as persistent loss of serum HBV DNA and HBV RNA. In contrast to hepatitis B surface antigen (HBsAg) that can originate from either the cccDNA or the integrated HBV DNA fragment, serum HBV RNA, with pregenomic RNA origination, can only be transcribed from cccDNA. Therefore, the loss of serum HBV RNA would likely be a promising predicator for safe drug discontinuation. The clinical status of consistent loss of serum HBV RNA accompanied with low serum HBsAg levels might be implicated as a “para-functional cure,” a status nearly close to the functional cure of chronic hepatitis B, to distinguish the “functional cure” characterized as serum HBsAg loss with or without anti-HBs seroconversion.

Keywords chronic hepatitis B      serum HBV RNA      nucleos(t)ide analogs      virological response      para-functional cure     
Corresponding Authors: Fengmin Lu   
Just Accepted Date: 30 October 2017   Online First Date: 22 November 2017    Issue Date: 04 December 2017
 Cite this article:   
Fengmin Lu,Jie Wang,Xiangmei Chen, et al. Potential use of serum HBV RNA in antiviral therapy for chronic hepatitis B in the era of nucleos(t)ide analogs[J]. Front. Med., 2017, 11(4): 502-508.
Fig.1  Schematic diagram of HBV life cycle supplemented with the production of HBV RNA virion-like particles. In this HBV life cycle, similar to the production of Dane particles, the nucleocapsid-packaged pgRNA may also be enveloped and released from hepatocytes to produce HBV RNA virion-like particles. pgRNA particle: HBV RNA virion-like particle.
GuidelineHBeAg-positive CHB patientsHBeAg-negative CHB patients
APASL 2015 [7]HBeAg seroconversion with undetectable HBV DNA and persistently normal ALT levels plus≥one year but preferably three years of consolidation therapyHBsAg loss following either anti-HBs seroconversion or≥12 months of consolidation therapy post-HBsAg clearance or≥two years of consolidation therapy with undetectable HBV DNA
EASL 2017 [8]HBeAg seroconversion with undetectable HBV DNA levels plus≥12 months of consolidation therapyLong-term (≥three years) virological suppression
AASLD 2015 [9]HBeAg seroconversion with persistently undetectable HBV DNA levels and normal ALT levels plus≥12 months of consolidation therapyIndefinite antiviral therapy, unless a competing rationale for treatment discontinuation is found (HBsAg loss?)
CSH 2015 [10]Period of treatment≥four years, HBeAg seroconversion, undetectable HBV DNA, and persistently normal ALT levels plus≥three years of consolidation therapyHBsAg loss and undetectable HBV DNA plus≥18 months of consolidation therapy
Our suggestionHBeAg seroconversion, persistently undetectable serum HBV DNA and persistently normal ALT levels during consolidation therapy (better≥three years), plus continuously undetectable serum HBV RNA. The serum HBsAg could be low level (i.e.,≤1500 IU/mL) positive.Persistently undetectable serum HBV DNA and persistently normal ALT levels during consolidation therapy (better≥three years), plus continuously undetectable serum HBV RNA. The serum HBsAg could be low level (i.e.,≤1500 IU/mL) positive
Tab.1  Recommended discontinuation of NA therapy in CHB patients without liver cirrhosis
1 Trépo C, Chan HL, Lok A. Hepatitis B virus infection. Lancet 2014; 384(9959): 2053–2063 pmid: 24954675
2 WHO guidelines for the prevention, care and treatment of persons with chronic hepatitis B infection. Geneva: World Health Organization, 2015. Available from: URL: 
3 Lu FM, Zhuang H. Management of hepatitis B in China. Chin Med J (Engl) 2009; 122(1): 3–4
pmid: 19187608
4 Petersen J, Thompson AJ, Levrero M. Aiming for cure in HBV and HDV infection. J Hepatol 2016; 65(4): 835–848 pmid: 27270043
5 Lau GK, Piratvisuth T, Luo KX, Marcellin P, Thongsawat S, Cooksley G, Gane E, Fried MW, Chow WC, Paik SW, Chang WY, Berg T, Flisiak R, McCloud P, Pluck N; Peginterferon Alfa-2a HBeAg-Positive Chronic Hepatitis B Study Group. Peginterferon Alfa-2a, lamivudine, and the combination for HBeAg-positive chronic hepatitis B. N Engl J Med 2005; 352(26): 2682–2695 pmid: 15987917
6 Wei L, Kao JH. Benefits of long-term therapy with nucleos(t)ide analogues in treatment-naïve patients with chronic hepatitis B. Curr Med Res Opin 2017; 33(3): 495–504 pmid: 27882776
7 Sarin SK, Kumar M, Lau GK, Abbas Z, Chan HL, Chen CJ, Chen DS, Chen HL, Chen PJ, Chien RN, Dokmeci AK, Gane E, Hou JL, Jafri W, Jia J, Kim JH, Lai CL, Lee HC, Lim SG, Liu CJ, Locarnini S, Al Mahtab M, Mohamed R, Omata M, Park J, Piratvisuth T, Sharma BC, Sollano J, Wang FS, Wei L, Yuen MF, Zheng SS, Kao JH. Asian-Pacific clinical practice guidelines on the management of hepatitis B: a 2015 update. Hepatol Int 2016; 10(1): 1–98 pmid: 26563120
8 Lampertico P, Agarwal K, Berg T, Buti M, Janssen HLA, Papatheodoridis G, Zoulim F, Tacke F; European Association for the Study of the Liver. EASL 2017 Clinical Practice Guidelines on the management of hepatitis B virus infection. J Hepatol 2017; 67(2): 370–398 pmid: 28427875
9 Terrault NA, Bzowej NH, Chang KM, Hwang JP, Jonas MM, Murad MH; American Association for the Study of Liver Diseases.AASLD guidelines for treatment of chronic hepatitis B. Hepatology 2016; 63(1): 261–283 pmid: 26566064
10 Chinese Society of Infectious Diseases, Chinese Medical Association; Hou JL, wei L. The guideline of prevention and treatment for chronic hepatitis B: a 2015 update. Chin J Hepatol (Zhonghua Gan Zang Bing Za Zhi) 2015; 23(12): 888–905 (in Chinese)
pmid: 26739464
11 Jansen L, Kootstra NA, van Dort KA, Takkenberg RB, Reesink HW, Zaaijer HL. Hepatitis B virus pregenomic RNA is present in virions in plasma and is associated with a response to pegylated interferon alfa-2a and nucleos(t)ide analogues. J Infect Dis 2016; 213(2): 224–232 pmid: 26216905
12 Wang J, Shen T, Huang X, Kumar GR, Chen X, Zeng Z, Zhang R, Chen R, Li T, Zhang T, Yuan Q, Li PC, Huang Q, Colonno R, Jia J, Hou J, McCrae MA, Gao Z, Ren H, Xia N, Zhuang H, Lu F. Serum hepatitis B virus RNA is encapsidated pregenome RNA that may be associated with persistence of viral infection and rebound. J Hepatol 2016; 65(4): 700–710 pmid: 27245431
13 Köck J, Theilmann L, Galle P, Schlicht HJ. Hepatitis B virus nucleic acids associated with human peripheral blood mononuclear cells do not originate from replicating virus. Hepatology 1996; 23(3): 405–413 (PubMed: 8617418)
pmid: 8617418
14 Rokuhara A, Matsumoto A, Tanaka E, Umemura T, Yoshizawa K, Kimura T, Maki N, Kiyosawa K. Hepatitis B virus RNA is measurable in serum and can be a new marker for monitoring lamivudine therapy. J Gastroenterol 2006; 41(8): 785–790 pmid: 16988768
15 Huang YW, Chayama K, Tsuge M, Takahashi S, Hatakeyama T, Abe H, Hu JT, Liu CJ, Lai MY, Chen DS, Yang SS, Kao JH. Differential effects of interferon and lamivudine on serum HBV RNA inhibition in patients with chronic hepatitis B. Antivir Ther 2010; 15(2): 177–184 pmid: 20386072
16 Huang YW, Takahashi S, Tsuge M, Chen CL, Wang TC, Abe H, Hu JT, Chen DS, Yang SS, Chayama K, Kao JH. On-treatment low serum HBV RNA level predicts initial virological response in chronic hepatitis B patients receiving nucleoside analogue therapy. Antivir Ther 2015; 20(4): 369–375 pmid: 24739420
17 van Bömmel F, Bartens A, Mysickova A, Hofmann J, Krüger DH, Berg T, Edelmann A. Serum hepatitis B virus RNA levels as an early predictor of hepatitis B envelope antigen seroconversion during treatment with polymerase inhibitors. Hepatology 2015; 61(1): 66–76 pmid: 25132147
18 Tsuge M, Chayama K. Availability of monitoring serum HBV DNA plus RNA during nucleot(s)ide analogue therapy. J Gastroenterol 2013; 48(6): 779–780 pmid: 23546558
19 Hatakeyama T, Noguchi C, Hiraga N, Mori N, Tsuge M, Imamura M, Takahashi S, Kawakami Y, Fujimoto Y, Ochi H, Abe H, Maekawa T, Kawakami H, Yatsuji H, Aisaka Y, Kohno H, Aimitsu S, Chayama K. Serum HBV RNA is a predictor of early emergence of the YMDD mutant in patients treated with lamivudine. Hepatology 2007; 45(5): 1179–1186 pmid: 17465002
20 Tsuge M, Murakami E, Imamura M, Abe H, Miki D, Hiraga N, Takahashi S, Ochi H, Nelson Hayes C, Ginba H, Matsuyama K, Kawakami H, Chayama K. Serum HBV RNA and HBeAg are useful markers for the safe discontinuation of nucleotide analogue treatments in chronic hepatitis B patients. J Gastroenterol 2013; 48(10): 1188–1204 pmid: 23397114
21 Summers J, O’Connell A, Millman I. Genome of hepatitis B virus: restriction enzyme cleavage and structure of DNA extracted from Dane particles. Proc Natl Acad Sci USA 1975; 72(11): 4597–4601 pmid: 1060140
22 Yan H, Zhong G, Xu G, He W, Jing Z, Gao Z, Huang Y, Qi Y, Peng B, Wang H, Fu L, Song M, Chen P, Gao W, Ren B, Sun Y, Cai T, Feng X, Sui J, Li W. Sodium taurocholate cotransporting polypeptide is a functional receptor for human hepatitis B and D virus. eLife 2012; 1: e00049 pmid: 23150796
23 Sureau C, Salisse J. A conformational heparan sulfate binding site essential to infectivity overlaps with the conserved hepatitis B virus a-determinant. Hepatology 2013; 57(3): 985–994 pmid: 23161433
24 Cornberg M, Wong VW, Locarnini S, Brunetto M, Janssen HL, Chan HL. The role of quantitative hepatitis B surface antigen revisited. J Hepatol 2017; 66(2): 398–411 pmid: 27575311
25 Yang HC, Kao JH. Persistence of hepatitis B virus covalently closed circular DNA in hepatocytes: molecular mechanisms and clinical significance. Emerg Microbes Infect 2014; 3(9): e64 pmid: 26038757
26 Tuttleman JS, Pourcel C, Summers J. Formation of the pool of covalently closed circular viral DNA in hepadnavirus-infected cells. Cell 1986; 47(3): 451–460 pmid: 3768961
27 Zhang YY, Zhang BH, Theele D, Litwin S, Toll E, Summers J. Single-cell analysis of covalently closed circular DNA copy numbers in a hepadnavirus-infected liver. Proc Natl Acad Sci USA 2003; 100(21): 12372–12377 pmid: 14528003
28 Yang W, Summers J. Illegitimate replication of linear hepadnavirus DNA through nonhomologous recombination. J Virol 1995; 69(7): 4029–4036
pmid: 7769660
29 Bill CA, Summers J. Genomic DNA double-strand breaks are targets for hepadnaviral DNA integration. Proc Natl Acad Sci USA 2004; 101(30): 11135–11140 pmid: 15258290
30 Li X, Zhang J, Yang Z, Kang J, Jiang S, Zhang T, Chen T, Li M, Lv Q, Chen X, McCrae MA, Zhuang H, Lu F. The function of targeted host genes determines the oncogenicity of HBV integration in hepatocellular carcinoma. J Hepatol 2014; 60(5): 975–984 pmid: 24362074
31 Wang HP, Rogler CE. Topoisomerase I-mediated integration of hepadnavirus DNA in vitro. J Virol 1991; 65(5): 2381–2392
pmid: 1850018
32 Mason WS, Gill US, Litwin S, Zhou Y, Peri S, Pop O, Hong ML, Naik S, Quaglia A, Bertoletti A, Kennedy PT. HBV DNA integration and clonal hepatocyte expansion in chronic hepatitis B patients considered immune tolerant. Gastroenterology 2016; 151(5): 986–998.e4 pmid: 27453547
33 Rivkina MB, Lunin VG, Mahov AM, Tikchonenko TI, Kukain RA. Nucleotide sequence of integrated hepatitis B virus DNA and human flanking regions in the genome of the PLC/PRF/5 cell line. Gene 1988; 64(2): 285–296 pmid: 2841200
34 Kaplan PM, Ford EC, Purcell RH, Gerin JL. Demonstration of subpopulations of Dane particles. J Virol 1976; 17(3): 885–893
pmid: 1255863
35 Sakamoto Y, Yamada G, Mizuno M, Nishihara T, Kinoyama S, Kobayashi T, Takahashi T, Nagashima H. Full and empty particles of hepatitis B virus in hepatocytes from patients with HBsAg-positive chronic active hepatitis. Lab Invest 1983; 48(6): 678–682
pmid: 6855194
36 Ning X, Nguyen D, Mentzer L, Adams C, Lee H, Ashley R, Hafenstein S, Hu J. Secretion of genome-free hepatitis B virus—single strand blocking model for virion morphogenesis of para-retrovirus. PLoS Pathog 2011; 7(9): e1002255 pmid: 21966269
37 Luckenbaugh L, Kitrinos KM, Delaney WE 4th, Hu J. Genome-free hepatitis B virion levels in patient sera as a potential marker to monitor response to antiviral therapy. J Viral Hepat 2015; 22(6): 561–570 pmid: 25395045
38 Littlejohn M, Locarnini S, Yuen L. Origins and evolution of hepatitis B virus and hepatitis D virus. Cold Spring Harb Perspect Med 2016; 6(1): a021360 pmid: 26729756
39 Huang CR, Lo SJ. Hepatitis D virus infection, replication and cross-talk with the hepatitis B virus. World J Gastroenterol 2014; 20(40): 14589–14597 pmid: 25356023
40 Li M, Hongyan C, Huaxing Z, Wei L, Daru L. Locked nucleic acid couples with Fok I nucleases to target and cleave hepatitis B virus’s gene in vitro. Yi Chuan 2016; 38(4): 350–359
pmid: 27103458
41 Zhu Y, Yamamoto T, Cullen J, Saputelli J, Aldrich CE, Miller DS, Litwin S, Furman PA, Jilbert AR, Mason WS. Kinetics of hepadnavirus loss from the liver during inhibition of viral DNA synthesis. J Virol 2001; 75(1): 311–322 pmid: 11119601
42 Dandri M, Locarnini S. New insight in the pathobiology of hepatitis B virus infection. Gut 2012; 61(Suppl 1): i6–i17 pmid: 22504921
43 Nguyen T, Locarnini S. Hepatitis: monitoring drug therapy for hepatitis B—a global challenge? Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2009; 6(10): 565–567 pmid: 19789570
44 Werle-Lapostolle B, Bowden S, Locarnini S, Wursthorn K, Petersen J, Lau G, Trepo C, Marcellin P, Goodman Z, Delaney WE 4th, Xiong S, Brosgart CL, Chen SS, Gibbs CS, Zoulim F. Persistence of cccDNA during the natural history of chronic hepatitis B and decline during adefovir dipivoxil therapy. Gastroenterology 2004; 126(7): 1750–1758 pmid: 15188170
45 Wong DK, Yuen MF, Ngai VW, Fung J, Lai CL. One-year entecavir or lamivudine therapy results in reduction of hepatitis B virus intrahepatic covalently closed circular DNA levels. Antivir Ther 2006; 11(7): 909–916
pmid: 17302253
46 Wursthorn K, Lutgehetmann M, Dandri M, Volz T, Buggisch P, Zollner B, Longerich T, Schirmacher P, Metzler F, Zankel M, Fischer C, Currie G, Brosgart C, Petersen J. Peginterferon alpha-2b plus adefovir induce strong cccDNA decline and HBsAg reduction in patients with chronic hepatitis B. Hepatology 2006; 44(3): 675–684 pmid: 16941693
47 Durantel D, Zoulim F. New antiviral targets for innovative treatment concepts for hepatitis B virus and hepatitis delta virus. J Hepatol 2016; 64(1 Suppl): S117–S131 pmid: 27084032
48 Nassal M. HBV cccDNA: viral persistence reservoir and key obstacle for a cure of chronic hepatitis B. Gut 2015; 64(12): 1972–1984 pmid: 26048673
49 Petersen J, Thompson AJ, Levrero M. Aiming for cure in HBV and HDV infection. J Hepatol 2016; 65(4): 835–848 pmid: 27270043
50 Yip TC, Wong VW, Tse YK, Chan HL, Wong GL. Hepatitis B surface antigen seroclearance in a cohort of 154,740 patients with chronic hepatitis B: a 15-year follow-up study. Hepatol Int 2017; 11: S75
51 Liu ZR, Liu F, Wang L, Liu YD, Zhang M, Li T. Clinical characteristics and outcomes of patients with recurrent chronic hepatitis B after nucleos(t)ide analog withdrawal with stringent cessation criteria: a prospectivecohort study. Hepatol Res 2017; 47(10): 1000–1007
52 Petersen J, Buggisch P, Hinrichsen H, Berg T, Wedemeyer H, Cornberg M, Stoehr A. Stopping long-term NA-therapy before HBsAg loss in HBeAg negative patients: follow-up of long-term responders. J Hepatol 2013; 58: S313–S314
53 Lai CL, Wong D, Ip P, Kopaniszen M, Seto WK, Fung J, Huang FY, Lee B, Cullaro G, Chong CK, Wu R, Cheng C, Yuen J, Ngai V, Yuen MF. Reduction of covalently closed circular DNA with long-term nucleos(t)ide analogue treatment in chronic hepatitis B. J Hepatol 2017; 66(2): 275–281 pmid: 27639844
54 Jiang S, Yang Z, Li W, Li X, Wang Y, Zhang J, Xu C, Chen PJ, Hou J, McCrae MA, Chen X, Zhuang H, Lu F. Re-evaluation of the carcinogenic significance of hepatitis B virus integration in hepatocarcinogenesis. PLoS One 2012; 7(9): e40363 pmid: 22962577
55 Freitas N, Cunha C, Menne S, Gudima SO. Envelope proteins derived from naturally integrated hepatitis B virus DNA support assembly and release of infectious hepatitis delta virus particles. J Virol 2014; 88(10): 5742–5754 pmid: 24623409
56 Wooddell CI, Yuen MF, Chan HL, Gish RG, Locarnini SA, Chavez D, Ferrari C, Given BD, Hamilton J, Kanner SB, Lai CL, Lau JYN, Schluep T, Xu Z, Lanford RE, Lewis DL. RNAi-based treatment of chronically infected patients and chimpanzees reveals that integrated hepatitis B virus DNA is a source of HBsAg. Sci Trans Med 2017; 9(409): eaan0241 pmid: 28954926
57 Wang J, Du M, Huang H, Chen R, Niu J, Jiang J, Zhuang H, Lu F. Reply to: “Serum HBV pgRNA as a clinical marker for cccDNA activity”: Consistent loss of serum HBV RNA might predict the “para-functional cure” of chronic hepatitis B. J Hepatol 2017; 66(2): 462–463 pmid: 27826054
58 Yip TC, Chan HL, Wong VW, Tse YK, Lam KL, Wong GL. Impact of age and gender on risk of hepatocellular carcinoma after hepatitis B surface antigen seroclearance. J Hepatol 2017; 67(5): 902–908
59 Liu J, Yang HI, Lee MH, Lu SN, Jen CL, Batrla-Utermann R, Wang LY, You SL, Hsiao CK, Chen PJ, Chen CJ; R.E.V.E.A.L.-HBV Study Group. Spontaneous seroclearance of hepatitis B seromarkers and subsequent risk of hepatocellular carcinoma. Gut 2014; 63(10): 1648–1657 pmid: 24225939
60 Giersch K, Allweiss L, Volz T, Dandri M, Lütgehetmann M. Serum HBV pgRNA as a clinical marker for cccDNA activity. J Hepatol 2017; 66(2): 460–462 pmid: 27826059
61 Hu P, Jia S, Zhang W, Gong G, Li Y, Chen X, Jiang J, Xie Q, Dou X, Sun Y, Li Y, Liu Y, Liu G, Mao D, Chi X, Tang H, Li X, Xie Y, Chen X, Jiang J, Zhao P, Hou J, Gao Z, Fan H, Ding J, Ren H. A multi-center randomized study on the efficacy and safety of switching to peginterferon alpha-2a (40KD) for 48 or 96 weeks in HBeAg positive CHB patients with a prior NUC history for 1 to 3 years: an interim analysis of NEW SWITCH study. Hepatology 2014; 60: 1273A–1274A
62 Ning Q, Han M, Sun Y, Jiang J, Tan D, Hou J, Tang H, Sheng J, Zhao M. Switching from entecavir to PegIFN alfa-2a in patients with HBeAg-positive chronic hepatitis B: a randomised open-label trial (OSST trial). J Hepatol 2014; 61(4): 777–784 pmid: 24915612
63 Chen EQ, Feng S, Wang ML, Liang LB, Zhou LY, Du LY, Yan LB, Tao CM, Tang H. Serum hepatitis B core-related antigen is a satisfactory surrogate marker of intrahepatic covalently closed circular DNA in chronic hepatitis B. Sci Rep 2017; 7(1): 173 pmid: 28282964
[1] Jonathan Skupsky,Ke-Qin Hu. Current hepatitis B treatment guidelines and future research directions[J]. Front. Med., 2014, 8(2): 145-157.
[2] Rui Yu,Rong Fan,Jinlin Hou. Chronic hepatitis B virus infection: epidemiology, prevention, and treatment in China[J]. Front. Med., 2014, 8(2): 135-144.
[3] Yumei Wen, Xuanyi Wang, Bin Wang, Zhenhong Yuan. Vaccine therapies for chronic hepatitis B: can we go further?[J]. Front Med, 2014, 8(1): 17-23.
Full text