一場終結(jié)丙肝病毒危害人類的接力跑

宰文靜 張揚(yáng) 袁正宏

2020年10月5日，2020年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)揭曉，美國病毒學(xué)家阿爾特（H. J. Alter）、加拿大病毒學(xué)家霍頓（M. Houghton）和美國病毒學(xué)家萊斯（C. M. Rice）因“發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒”，榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

丙型肝炎病毒（hepatitis C virus， HCV）隸屬于黃病毒科（Flaviviridae），是一種有包膜的單股正鏈 RNA病毒。丙型肝炎病毒主要感染人肝細(xì)胞，干擾肝細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，引起肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能改變，同時(shí)引發(fā)一系列免疫病理反應(yīng)，是引起慢性肝炎、肝硬化及肝細(xì)胞癌的主要原因之一。HCV傳播方式主要包括血液傳播、母嬰垂直傳播和性傳播，至今仍無有效的疫苗可以預(yù)防其感染。丙型肝炎病毒的感染，給全球帶來了沉重的衛(wèi)生負(fù)擔(dān)，全球感染率為0.5%—2.3%， 每年新發(fā)丙型肝炎病例300萬—400萬。目前全世界有7100萬人患有慢性丙型肝炎，我國一般人群HCV感染率為0.43%， 約有1300萬人呈抗HCV陽性， 是世界上HCV感染人口數(shù)最多的國家。

丙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)，為丙肝診斷方法的開發(fā)和研究提供了基礎(chǔ)，也進(jìn)一步推動(dòng)了新型抗病毒藥物的研發(fā)，使丙肝治愈成為可能。

阿爾特：曾與諾獎(jiǎng)失之交臂

從第二次世界大戰(zhàn)開始，輸血后肝炎是什么病原引起的，又是如何傳播的，一直是個(gè)謎；只知道這與擁擠和衛(wèi)生條件差等有關(guān)?？茖W(xué)家懷疑罪魁禍?zhǔn)资遣《?，但病原一直不清楚。直?964年，布隆伯格（B. S. Blumberg）與阿爾特在共同研究輸血后肝炎與血清蛋白遺傳關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，多名輸血患者的血清可與澳大利亞土著人的血清發(fā)生反應(yīng)，隨后將這種可與澳大利亞土著人血清發(fā)生中和反應(yīng)的抗原稱為“澳大利亞抗原”，簡稱“澳抗”，即現(xiàn)在熟知的乙肝表面抗原。

之后，阿爾特離開美國國立健康研究院（NIH）去往華盛頓大學(xué)從事他所熱愛的臨床工作，布隆伯格則去了?？怂骨兴拱┌Y中心（Fox Chase Cancer Center）繼續(xù)從事“澳抗”與輸血后肝炎相關(guān)的研究，這項(xiàng)工作也直接導(dǎo)致血清性肝炎的病原之一——乙型肝炎病毒（HBV）的發(fā)現(xiàn)，隨后應(yīng)用血清來源和基因工程表達(dá)的表面抗原制備疫苗，成功預(yù)防了大部分感染。布隆伯格也因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)澳抗的工作分享了1976年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。而阿爾特卻與諾獎(jiǎng)失之交臂，之后他談到錯(cuò)失諾獎(jiǎng)時(shí)說到，“澳大利亞抗原是一個(gè)有趣但不重要的發(fā)現(xiàn)，很容易就被棄置一旁，但布隆伯格沒有放過它……我仍然記得他寫滿了一整墻的研究思路，一個(gè)假設(shè)失敗了，他就換一個(gè)新假設(shè)。他的想法從未枯竭，也從未灰心喪氣；他的堅(jiān)韌和熱情成為我后來對(duì)非甲非乙型肝炎研究的典范?！?/p>

雖然錯(cuò)失了1976年的諾貝爾獎(jiǎng)，阿爾特與肝炎病毒之間的故事并沒有結(jié)束?！鞍目埂钡陌l(fā)現(xiàn)及據(jù)此建立的血液篩查方法，并沒有完全阻斷輸血后肝炎的傳播，仍有大量不明原因的病例存在。甲型肝炎病毒的檢測也在此時(shí)發(fā)展起來，但也被證實(shí)并非這些輸血后肝炎的病因。

1969年，阿爾特再次回到NIH進(jìn)行輸血后肝炎的研究，他和同事認(rèn)為一種未知的感染源可能導(dǎo)致輸血后慢性肝炎的傳播，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)這些肝炎患者的血液可致黑猩猩感染，黑猩猩也是除人類之外唯一易感的宿主。隨后的系統(tǒng)性研究發(fā)現(xiàn)，該未知感染源具有病毒的特征，由此定義了一種新的、獨(dú)特的慢性病毒性肝炎，即“非甲非乙型肝炎（NANBH）”[1，2]。在此期間，阿爾特也并非一帆風(fēng)順。之后長達(dá)15年的時(shí)間里，阿爾特和團(tuán)隊(duì)都未能窺見“非甲非乙型”肝炎病毒的真容，為此他甚至賦詩一首，“只見抗原蹤，難覓病毒影”。但是他們通過增加輸血檢測指標(biāo)，將輸血后病毒性肝炎的感染率從33%降低至4%，并為病毒的發(fā)現(xiàn)留下了重要的原材料——黑猩猩中培養(yǎng)繁殖的“非甲非乙型”肝炎病毒的感染血清，這些血清為后來丙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。阿爾特的研究經(jīng)歷提示我們，做科研總會(huì)遇到各種各樣的問題，需要我們勇于堅(jiān)持、不斷創(chuàng)新，才能最終有所突破。

霍頓：拒絕領(lǐng)獎(jiǎng)

新型病毒性肝炎的提出促使全世界的科學(xué)家們開始嘗試尋找這種病原體，曾嘗試使用各種方法包括組織培養(yǎng)法、電子顯微鏡法和血清學(xué)鑒定等，致力于分離鑒定這種新型肝炎的病原體，最后均告失敗。很多醫(yī)藥公司也參與了這項(xiàng)研究。1982年，美國凱?。–hrion）公司開始支持大規(guī)模的研究計(jì)劃來解決這一難題。當(dāng)時(shí)供職于凱隆公司的霍頓，以及任教于美國疾病控制與預(yù)防中心的病毒學(xué)家布拉德利（D. Bradley），開始采用多種傳統(tǒng)方法尋找這種病毒，但都一無所獲。

1985年，霍頓在其同事郭勁宏的建議下，開始嘗試當(dāng)時(shí)被認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)太大的分子生物學(xué)方法來開展工作，一起參與該研究工作的還有同事朱桂霖。經(jīng)過4年的努力，在篩選了幾千萬個(gè)重組基因細(xì)菌克隆之后，終于在1989年成功地從感染非甲非乙型肝炎的黑猩猩血清中，克隆出丙型肝炎病毒基因。通過克隆的基因組鑒定表明，該病毒是一種與黃病毒家族相關(guān)的RNA病毒，他們將其命名為丙型肝炎病毒，這是第一個(gè)采用分子生物學(xué)方法分離和鑒定的病毒[3]。在此基礎(chǔ)上，他們證實(shí)80%—90%的非甲非乙型肝炎是由丙型肝炎病毒造成的；并建立了新的血液篩查方法，極大降低了輸血性肝炎的傳播?；纛D在后來的回憶中說到；“我們的整個(gè)過程持續(xù)了7年之久（從1982年算起），這實(shí)在是對(duì)智力與實(shí)驗(yàn)操作的一場巨大挑戰(zhàn)?！?/p>

在當(dāng)時(shí)的條件下做出如此重大的成果，各種榮譽(yù)也就接踵而至。為表彰其對(duì)丙型肝炎病毒的研究工作，1992年，由美國血庫協(xié)會(huì)設(shè)立的卡爾·蘭德斯坦納（Karl Landsteiner）獎(jiǎng)授予霍頓等5位重要貢獻(xiàn)者。1993年，霍頓和布拉德利兩人被授予羅伯特·科赫（Robert Koch）獎(jiǎng)，霍頓要求基金會(huì)將郭勁宏和朱桂霖的名字也加入到獲獎(jiǎng)名單中，卻遭到拒絕。2000年，素有“諾貝爾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”之稱的拉斯克臨床醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)（Albert Lasker Basic Medical Research Award），也同樣表彰了“發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒”這一科研成果，該獎(jiǎng)項(xiàng)被認(rèn)為是僅次于諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的醫(yī)學(xué)界最高榮譽(yù)，但該獎(jiǎng)項(xiàng)只頒給了阿爾特與霍頓二人。

2013年，當(dāng)有“小諾貝爾獎(jiǎng)”之稱的蓋爾德納獎(jiǎng)（Gairdner Awards）基金會(huì)決定授予霍頓、布拉德利與阿爾特三人科學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，霍頓決定不再沉默，放棄了這一獎(jiǎng)項(xiàng)。他認(rèn)為自己的成果完全是與郭勁宏和朱桂霖兩人合作共同完成的，自己并沒有在其中扮演任何特殊的角色，故不能代表他們獲得任何有關(guān)丙型肝炎病毒的榮譽(yù)。這也是該獎(jiǎng)項(xiàng)創(chuàng)立以來首次出現(xiàn)獲獎(jiǎng)?wù)呔芙^授獎(jiǎng)并謝絕接受10萬加元獎(jiǎng)金的情況。對(duì)此，霍頓回憶，“郭勁宏和朱桂霖是我們發(fā)現(xiàn)新型病毒工作中必不可少的兩位。有人認(rèn)為他們受雇于商業(yè)公司所以不能獲獎(jiǎng)，我想說大科學(xué)時(shí)代需要大團(tuán)隊(duì)，但這類主要發(fā)現(xiàn)者卻被認(rèn)為與研究無關(guān)，而與榮譽(yù)失之交臂的事件已經(jīng)屢見不鮮。無論是我還是他們二人，都認(rèn)為學(xué)界應(yīng)對(duì)其貢獻(xiàn)予以正視，類似之前的科赫獎(jiǎng)與拉斯克獎(jiǎng)的事件絕不能再次上演了。”

由于同一課題獲獎(jiǎng)人數(shù)被限定為三人，郭勁宏和朱桂霖?zé)o法同時(shí)被授予獎(jiǎng)項(xiàng)。對(duì)于由于授獎(jiǎng)機(jī)制造成的錯(cuò)誤，霍頓出于對(duì)同事及科學(xué)的尊重，果斷地選擇了急流勇退。這種尊重同行及合作者、尊重他人科學(xué)貢獻(xiàn)的行為本身，已經(jīng)為后繼者提供了正確的導(dǎo)向，為科學(xué)殿堂提供了可靠的基石，值得稱頌。

現(xiàn)代科學(xué)研究是一項(xiàng)群體推進(jìn)的事業(yè)，每一項(xiàng)研究成果都離不開同行的科學(xué)勞動(dòng)和智力貢獻(xiàn)，每一位科學(xué)工作者都應(yīng)該承認(rèn)并尊重同行的勞動(dòng)成果，公平對(duì)待他人的原創(chuàng)性工作及思想，開誠布公地進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，謙虛謹(jǐn)慎地對(duì)待榮譽(yù)和利益，坦誠直率地進(jìn)行學(xué)術(shù)辯論。

萊斯：給丙肝病毒以“生命”

丙型肝炎病毒基因發(fā)現(xiàn)以后，科學(xué)家們都關(guān)心一個(gè)新的問題，丙型肝炎病毒是否能單獨(dú)導(dǎo)致肝炎？根據(jù)“科赫法則”（Koch’s postulates），想要確定一種疾病是由某種微生物的感染所引起，要滿足以下幾個(gè)條件：在每一病例中都出現(xiàn)相同的微生物，且在健康者體內(nèi)不存在；用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的宿主，同樣的疾病會(huì)重復(fù)發(fā)生；從試驗(yàn)發(fā)病的宿主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來等。因此，科學(xué)家們必須明確克隆病毒能否復(fù)制并導(dǎo)致疾病。

在先前的研究中，人們發(fā)現(xiàn)許多病毒的RNA本身也具有感染性，只要將病毒RNA轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞，就會(huì)啟動(dòng)病毒的自我復(fù)制過程。HCV是否也同樣如此呢？科學(xué)家們滿懷期待地將丙肝病毒的RNA注入細(xì)胞，等待著它們自我復(fù)制。然而結(jié)果讓他們失望，這一常規(guī)手段在HCV上并不奏效。無數(shù)科學(xué)家想要攻克這一難題，給丙肝病毒以“生命”。1996年，萊斯察覺到克隆的病毒序列不能成功復(fù)制，可能源于克隆基因組并非病毒的完整基因組，還缺少3’末端序列。經(jīng)過無數(shù)次嘗試，萊斯及團(tuán)隊(duì)成功克隆出丙型肝炎病毒基因組3’末端序列[4]。之后，他們進(jìn)一步比較了大量從患者體內(nèi)分離出的丙肝病毒RNA，并找到它們的“共有序列”，將之組裝成完整丙型肝炎病毒基因組后，1997年他們?cè)诤谛尚赡Ｐ椭凶C實(shí)，重新克隆的完整的丙型肝炎病毒基因組RNA，能在黑猩猩肝臟內(nèi)復(fù)制并導(dǎo)致肝炎[5]，由此提供了重要證據(jù)，表明僅丙型肝炎病毒就能導(dǎo)致肝炎。

1999年，巴通施拉格（R. F. W. Bartenschlager）對(duì)丙肝病毒的“共有序列”進(jìn)行了進(jìn)一步的刪減，只保留了病毒復(fù)制所需的最少信息，由此獲得了首個(gè)HCV亞基因組復(fù)制細(xì)胞系[6]。萊斯在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過引入適應(yīng)性突變，建立了高效HCV亞基因組復(fù)制子。在此基礎(chǔ)上，日本、美國等多位科學(xué)家共同合作建立了HCV細(xì)胞感染系統(tǒng)[7]。丙型肝炎病毒體外復(fù)制系統(tǒng)的建立，為研究其復(fù)制機(jī)理提供了高效的工具，促進(jìn)了HCV感染細(xì)胞受體和輔助因子的發(fā)現(xiàn)，以及HCV病毒蛋白結(jié)構(gòu)與功能研究，也進(jìn)一步推動(dòng)了新型抗病毒藥物的研發(fā)，使丙肝治愈成為可能。

總結(jié)上面的工作可以看出，HCV的發(fā)現(xiàn)像一場接力跑：阿爾特提出一種未知病毒是輸血后慢性肝炎的病因；霍頓采用一種新策略完成了該新型病毒的序列分析，并鑒定其為丙型肝炎病毒；萊斯則提供了最終的證據(jù)，表明僅丙型肝炎病毒就能導(dǎo)致肝炎。這些工作現(xiàn)在回頭看起來好像是一個(gè)簡單的研究過程，但在當(dāng)時(shí)科研條件并不很好的情況下，實(shí)施起來是非常艱難的。其無論在研究方法還是思路上，都具有開創(chuàng)性。

丙型肝炎病毒研究歷程的啟示

發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒的研究提示我們：探索臨床上不明原因的現(xiàn)象及診治難題，永遠(yuǎn)是醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究最大的動(dòng)力和突破的方向；現(xiàn)代分子生物學(xué)的理論和技術(shù)已成為病毒及疾病研究的重要手段；多學(xué)科和團(tuán)隊(duì)合作，特別是如分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)與病毒學(xué)理論和技術(shù)相互滲透，是丙型肝炎病毒研究取得突破的關(guān)鍵；大量科學(xué)家和藥物研發(fā)企業(yè)等的通力合作是從實(shí)驗(yàn)室到臨床的重要一躍?？蒲惺且粋€(gè)長期且艱難的追求卓越的過程，需要我們敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、求真務(wù)實(shí)、尊重同行。

發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒的工作獲得諾貝爾獎(jiǎng)，似乎預(yù)示人類與丙型肝炎病毒的斗爭已經(jīng)進(jìn)入尾聲，但科學(xué)家的努力還沒有結(jié)束，HCV的許多研究領(lǐng)域仍值得深入探索。雖然直接抗病毒藥物能夠有效地治愈慢性HCV感染，但治愈后患者仍存在再感染的可能。預(yù)防性疫苗是徹底切斷HCV傳播的最有效途徑，但HCV容易變異，這給疫苗開發(fā)工作帶來了復(fù)雜的挑戰(zhàn)。此外，在全球推廣丙肝的直接抗病毒治療依然任重道遠(yuǎn)。世界衛(wèi)生組織的194個(gè)成員國在2016年5月28日集體宣布，要在2030年前消滅乙型和丙型肝炎。這對(duì)于那些乙型和丙型肝炎病毒肆虐的國家而言，是一個(gè)相當(dāng)艱巨的目標(biāo)。面對(duì)丙肝病患的醫(yī)療需求，需要繼續(xù)投入研發(fā)力量，同時(shí)也需要進(jìn)一步降低研發(fā)成本，讓好醫(yī)好藥盡早惠及全球病患，終結(jié)丙肝的工作繼續(xù)在路上。

目前，除了HCV外，其他正鏈RNA病毒感染，如寨卡病毒、登革病毒、冠狀病毒，以及引起慢性感染的乙肝病毒等等，仍缺乏有效的藥物治療。目前攻克HCV所獲得的成功或許可以為其他病毒病的研究提供靈感和啟發(fā)。值此新冠病毒肆虐之際，HCV研究歷程提示我們，專注基礎(chǔ)研究能引領(lǐng)學(xué)科和業(yè)界的突破，為最終戰(zhàn)勝病毒引起的疾?。ㄈ缏砸腋?，新冠肺炎等）打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

人類與病毒的交鋒過去是，現(xiàn)在是，未來也仍會(huì)是一場漫長的博弈，從被動(dòng)承受到主動(dòng)出擊，再到共赴未來，科學(xué)是最有力的武器。我們要永不停息地堅(jiān)持接力跑下去，尊重科學(xué)、堅(jiān)持協(xié)作、命運(yùn)與共。

[1]Feinstone S M， Kapikian A Z， Purcell R H， et al. Transfusionassociated hepatitis not due to viral hepatitis type A or B. N Engl J Med， 1975， 292： 767-770.

[2]Alter H J， Holland P V， Morrow A G， et al. Clinical and serological analysis of transfusion-associated hepatitis. Lancet， 1975， 2： 838-841.

[3]Choo Q L， Kuo G， Weiner A J， et al. Isolation of a cDNA clone derived from a blood-borne non-A， non-B viral hepatitis genome. Science， 1989， 244： 359-362.

[4]Kolykhalov A A， Feinstone S M， Rice C M， et al. Identification of a highly conserved sequence element at the 3’ terminus of hepatitis C virus genome RNA. J Virol， 1996， 70： 3363-3371

[5]Kolykhalov A A， Agapov E V， Blight K J， et al. Transmission of hepatitis C by intrahepatic inoculation with transcribed RNA. Science. 1997， 277（5325）： 570-574.

[6]Lohmann V， K？rner F， Koch J， et al. Replication of subgenomic hepatitis C virus RNAs in a hepatoma cell line. Science， 1999， 285（5424）： 110-113.

[7]Blight K J， Kolykhalov A A， Rice CM. Efficient initiation of HCV RNA replication in cell culture. Science， 2000， 290（5498）： 1972-1974.

關(guān)鍵詞：諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 丙型肝炎病毒 ■