丙肝病毒捕手獲諾獎

哈維·奧爾特、邁克爾·霍頓和查爾斯·賴斯教授。

北京時間10月5日，瑞典卡羅琳斯卡醫(yī)學(xué)院在斯德哥爾摩宣布，將2020年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國病毒學(xué)家哈維·奧爾特、英國生物學(xué)家邁克爾·霍頓和美國病毒學(xué)家查爾斯·賴斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒。

在上述3位科學(xué)家的工作之前，甲型肝炎和乙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)已取得重要進(jìn)展，但大多數(shù)血源性肝炎病例仍然無法解釋。丙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)揭示了除甲型肝炎和乙型肝炎之外的慢性肝炎病例的原因，并使血液檢測和新藥物研發(fā)成為可能，從而挽救了數(shù)百萬人的生命。

諾貝爾獎的官方新聞稿中寫道，丙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)是持續(xù)對抗丙型肝炎的一項(xiàng)里程碑式的成就。由于他們的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在我們可以對這一病毒進(jìn)行高度敏感的血液檢測，這些檢測基本上消除了世界許多地區(qū)的輸血后肝炎，極大地改善了全球健康。他們的發(fā)現(xiàn)也使得針對丙型肝炎的抗病毒藥物得以快速開發(fā)。世衛(wèi)組織的數(shù)據(jù)顯示，抗病毒藥物可使95%以上的丙肝感染者得到治愈，從而降低肝癌和肝硬化的死亡危險(xiǎn)。

丙型肝炎在歷史上首次被治愈，為在全世界范圍內(nèi)根除丙型肝炎病毒帶來了希望。不過，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，全球仍將需要促進(jìn)血液檢測和抗病毒藥物的提供。目前，診斷和治療的可及性仍然很低。世衛(wèi)組織稱，2017年，在全球7100萬丙肝病毒感染者中，估計(jì)有19%（1310萬人）知曉自己的診斷狀況。在被診斷為慢性丙肝的感染者中，截至2017年底，約有500萬人接受了直接抗病毒藥物治療?！叭蛞?030年前實(shí)現(xiàn)80%這一丙肝病毒治療目標(biāo)，還有許許多多的工作要做?！?p>

丙型肝炎病毒（HCV）血樣陽性。

全球性健康問題：肝炎

肝炎（Hepatitis）是描述肝臟炎癥的現(xiàn)象，“Hepatitis”一詞則源自古希臘語，“hêpar”代表“肝臟”，“-itis”代表“發(fā)炎”。盡管酗酒、環(huán)境毒素和自身免疫性疾病也是重要原因，但其主要是由病毒感染引起。

肝炎主要有兩種形式。一種是由甲型肝炎病毒引起的急性肝炎，通過受污染的水或食物傳播。另一種是由乙型肝炎病毒或丙型肝炎病毒（今年的諾貝爾獎）引起的，這種血源性肝炎通常是一種慢性疾病，可發(fā)展為肝硬化和肝癌。

在20世紀(jì)40年代，科學(xué)家認(rèn)為有兩種主要類型的傳染性肝炎。第一種是甲型肝炎（hepatitis A ），通過被污染的水或食物傳播，通常對患者沒有什么長期影響。第二種類型則是通過血液和體液傳播，對人體健康更具威脅性，會導(dǎo)致一種慢性病，并發(fā)展為肝硬化和肝癌。

值得注意的是，第二種類型的肝炎是有潛伏期的，在出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥之前，健康的人可能會悄無聲息地感染多年。血源性肝炎的發(fā)病率和死亡率很高，每年在世界范圍內(nèi)造成100多萬人死亡，使其成為與艾滋病毒感染和結(jié)核病相當(dāng)?shù)娜蚪】祮栴}。

未知的致病原

正如新冠肺炎疫情初期，中國的科學(xué)家們迅速找到了新型冠狀病毒（SARS-CoV-2），對任何傳染病來說，確定病原體的關(guān)鍵得找到源頭“真兇”，也就是確定病原體。

在20世紀(jì)60年代，乙肝（Hepatitis B）病毒發(fā)現(xiàn)者、美國科學(xué)家Baruch Blumberg確定了其中一種血源性肝炎是由一種日后被稱為乙型肝炎病毒的病毒引起的，這一發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了診斷測試和有效疫苗的發(fā)展。

當(dāng)時，在美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）工作的奧爾特正在研究輸血患者的肝炎發(fā)病率。盡管對新發(fā)現(xiàn)的乙肝病毒的血液檢測減少了輸血相關(guān)肝炎的病例，奧爾特及其同事仍然證明了令人擔(dān)憂的一種事實(shí)，也就是大量病例仍然存在。在此期間，甲型肝炎病毒感染的檢測也已經(jīng)發(fā)明，很明顯，甲型肝炎也不是這些不明病例的原因。

許多接受輸血的人由于一種未知的感染源而發(fā)展成慢性肝炎，這引發(fā)了極大的關(guān)注。奧爾特及其同事們發(fā)現(xiàn)，這些肝炎患者的血液可能會把這種疾病傳染給黑猩猩，黑猩猩是除了人類之外唯一易感的宿主。隨后的研究還表明，這種未知的感染源具有病毒的特征。這種神秘的疾病后來被稱為“非A、非B”型肝炎。

丙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)

識別這種新型病毒成了當(dāng)務(wù)之急，科學(xué)家們使用了所有傳統(tǒng)的病毒捕捉技術(shù)，但這一神秘病毒還是在10多年時間里仍逃脫了人類對它們的分離。

彼時在制藥公司Chiron工作的霍頓承擔(dān)了分離病毒基因序列所需的艱巨工作?；纛D和他的同事從一只被感染的黑猩猩的血液中發(fā)現(xiàn)的核酸中收集了一組DNA片段，這些片段大部分來自黑猩猩自身的基因組，但研究人員猜測，其中一些片段可能來自這種未知的病毒。假設(shè)肝炎患者的血液中含有病毒抗體，研究人員利用患者的血清來鑒定編碼病毒蛋白的克隆病毒DNA片段。在全面篩查之后，他們發(fā)現(xiàn)了一個陽性的克隆。

進(jìn)一步研究表明，該克隆來自一種新的屬于黃病毒家族的RNA病毒，被命名為丙型肝炎病毒。慢性肝炎患者中抗體的存在強(qiáng)烈暗示了這種病毒就是此前未知的病原體。

丙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)是決定性的，但謎題的一個關(guān)鍵部分卻被遺漏了：僅僅因?yàn)椴《揪湍軐?dǎo)致肝炎嗎？為了回答這個問題，科學(xué)家們必須調(diào)查克隆的病毒是否能夠復(fù)制并導(dǎo)致疾病。

華盛頓大學(xué)圣路易斯分校的賴斯和其他研究RNA病毒的小組注意到，在丙型肝炎病毒基因組末端有一個此前未被識別的區(qū)域，他們懷疑該區(qū)域可能對病毒復(fù)制很重要。

賴斯還在分離出的病毒樣本中觀察到遺傳變異，并推測其中一些可能會阻礙病毒復(fù)制。通過基因工程，賴斯獲得了一種丙型肝炎病毒的RNA變異體，其中包括新鑒定的病毒基因組區(qū)域。當(dāng)這種RNA被注射到黑猩猩的肝臟時，在它們的血液中檢測到了病毒，并觀察到了與患有慢性疾病的人類相似的病理變化。

賴斯的工作使得證據(jù)鏈最終拼湊完整，證明了單獨(dú)的丙型肝炎病毒就可以導(dǎo)致不明原因的輸血介導(dǎo)型肝炎病例。

丙肝疫苗研發(fā)難在哪兒

相較于甲肝、乙肝，目前丙肝還沒有有效預(yù)防的疫苗。就丙肝疫苗難以問世的原因，記者采訪了中國科學(xué)院上海巴斯德研究所研究員鐘勁。

記者：在肝炎病毒的“大家庭”里，甲肝、乙肝和戊肝都早有疫苗，為何丙肝疫苗遲遲不能問世？

鐘勁：一個重要原因在于丙肝病毒基因組的多變性。丙肝病毒存在7種不同的基因型和多達(dá)67種亞型， 基因型之間的核苷酸差異度高達(dá)30%～35%。相比之下，乙肝病毒不同基因型之間的差異僅有8%左右。而且，作為一種RNA病毒，丙肝病毒編碼的RNA聚合酶缺乏校正功能、錯配率高。與此同時，這種病毒對突變的容忍率還很高，同樣程度的基因變異可能會讓其他病毒無法存活、復(fù)制，但對丙肝病毒卻沒有影響。這些因素都導(dǎo)致丙肝病毒成為一個“變化多端”的病毒。

當(dāng)前已上市的甲肝、乙肝、戊肝預(yù)防性疫苗都是單價(jià)疫苗， 能有效預(yù)防病毒所有基因型的感染，但一種疫苗恐怕很難覆蓋所有基因型的丙肝病毒。因此，要么找到保守的病毒表位作為疫苗靶點(diǎn)，要么就像宮頸癌（HPV）疫苗那樣，發(fā)展多價(jià)疫苗。

記者：開發(fā)疫苗時，人們最容易想到的是滅活疫苗和減毒疫苗。針對丙肝的滅活或減毒疫苗開發(fā)為什么沒能成功？

鐘勁：這就要說到丙肝病毒一種很神秘也很特別的特點(diǎn)了。丙肝病毒的體外細(xì)胞培養(yǎng)非常困難。因?yàn)檫@個特性，在上世紀(jì)70年代哈維·奧爾特發(fā)現(xiàn)“非甲非乙肝炎”后，十幾年間都沒能成功分離出丙肝病毒。最后，霍頓開創(chuàng)性地運(yùn)用分子生物學(xué)的方法，克隆出了這種新型病毒。也正是因?yàn)檫@個特點(diǎn)，人們難以依靠細(xì)胞培養(yǎng)的方法獲取大量病毒顆粒，從而制造出符合需求的滅活或減毒疫苗，更難擴(kuò)大到商業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模。

記者：從病毒感染特性來看，丙肝疫苗有可能研發(fā)成功嗎？

鐘勁：疫苗其實(shí)是模擬自然感染的過程，激活人體的免疫系統(tǒng)。一種病毒的疫苗研發(fā)難度和這種病毒的自然清除率息息相關(guān)。

在肝炎里，甲肝和戊肝都不能造成慢性感染，患者經(jīng)過急性感染期后，自身就能將病毒消除掉。成年乙肝患者中，只有5%～10%會轉(zhuǎn)化為慢性感染者。但丙肝病毒感染者中，只有20%～40%能自然清除病毒，其余人則會遭受持續(xù)終身的慢性化感染。這就決定了丙肝的疫苗研發(fā)比較困難。

丙肝疫苗的研發(fā)雖然比其他幾種肝炎疫苗困難，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到艾滋病疫苗那樣的“地獄級”難度。只要有一部分患者能自然清除病毒，就意味著我們?nèi)杂邢Ｍせ钊梭w的免疫潛能，對抗這種病毒。

丙型肝炎病毒感染醫(yī)學(xué)概念圖。

記者：除了變化多端、不好培養(yǎng)、難以清除外，丙肝病毒還有其他特征導(dǎo)致疫苗如此“難產(chǎn)”嗎？

鐘勁：真的有，即動物感染模型難以建立。動物感染模型是丙肝疫苗研發(fā)非常重要的工具，但是丙肝病毒的自然宿主很單一，只有人類和黑猩猩能感染。

由于動物倫理的爭議，2013年美國國立衛(wèi)生研究院宣布停止使用黑猩猩作為實(shí)驗(yàn)動物，讓相關(guān)動物實(shí)驗(yàn)很難開展。目前人們只能用基因編輯小鼠模型等開展研究工作，但是這些動物模型普遍不夠理想。

相比之下，戊肝等病毒因?yàn)槟芨腥径喾N不同動物，實(shí)驗(yàn)動物模型比較容易建立。雖然乙肝病毒也只能感染人和黑猩猩，但乙肝疫苗研發(fā)較早，在黑猩猩身上做過一些動物實(shí)驗(yàn)。此外，鴨子等動物也能感染與人乙肝病毒相似的病毒，也可以用來做動物實(shí)驗(yàn)。

記者：近期丙肝疫苗研發(fā)是否取得了值得關(guān)注的突破？未來我們有希望做出理想的丙肝疫苗嗎？

鐘勁：2019年，世界上第一個驗(yàn)證保護(hù)性和有效性的丙肝疫苗臨床試驗(yàn)開展了，這是一種重組黑猩猩腺病毒載體疫苗。結(jié)果顯示，這支疫苗并不能保護(hù)接種者免于感染，但降低了接種者感染后的丙肝病毒峰值水平，也能誘發(fā)一定的免疫應(yīng)答。這是丙肝疫苗研發(fā)史上很有價(jià)值的一步。

我們實(shí)驗(yàn)室也在做一些工作。我們基于昆蟲表達(dá)系統(tǒng)，得到了一種三價(jià)疫苗，能涵蓋世界上近70%的主要丙肝病毒流行株型。目前看來，這種疫苗的免疫原性比較好，產(chǎn)量和成本問題也得到了解決。

其實(shí)丙肝疫苗研發(fā)還面臨著一些現(xiàn)實(shí)問題。因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)的丙肝新發(fā)感染率不算很高，藥物又很成功，工業(yè)界對丙肝疫苗的興趣并不大。

我的觀點(diǎn)是，丙肝疫苗還是要有的。它不像新冠疫苗這樣，全球大量人群都需要接種。但對那些高危人群來說，一支安全、有效的丙肝疫苗仍然是值得期待的保護(hù)神。

◎ 來源|綜合澎湃新聞、中國科學(xué)報(bào)