长文解析最新诺奖研究:一年杀死40万人的致命传染性,即将迎来末日?

作者: 帕特里克·马塞林、皮尔·卡尔迪

来源: 科研圈

发布日期: 2020-10-05

2020年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家,他们因发现丙型肝炎病毒而获奖。丙型肝炎是一种致命的传染病,每年导致数十万人死亡。近年来,随着药物研究的突破,特别是直接作用抗病毒药物(DAA)的出现,丙型肝炎的治疗取得了显著进展,使得大部分患者可以在几周内治愈。然而,要彻底消灭丙型肝炎,还需要解决筛查、资金支持以及医疗设备交叉使用等问题。

在刚刚公布的2020年诺贝尔生理学或医学奖中,美国病毒学家哈维·詹姆斯·奥尔特、英国生物化学家迈克尔·霍顿及美国病毒学家查尔斯·M·赖斯因发现丙型肝炎病毒而获奖。从奥尔特发现“非甲,非乙”肝炎,到霍顿在1989年确定丙型肝炎病毒,再到赖斯证明这种病毒能够引起肝炎,这三位科学家以及其他研究者的一系列工作,让我们认识到这种致命疾病,并有机会寻找治疗方案。

在丙肝病毒发现之后的30年间,对于丙肝病毒的研究出现了哪些令人惊喜的成果?我们距离消灭丙肝还有多远?在《环球科学》2017年9月刊的《丙肝末日已至》一文中,法国博戎医院肝病科主任帕特里克·马塞林等人为我们介绍了人类对抗丙肝病毒的最新战况。

丙型肝炎是肆虐全世界的瘟神。这种疾病是由一种攻击肝细胞的病毒导致的,患者在经历了数十年的慢性感染后会患上肝硬化,有时会发展成肝癌。

继乙型肝炎之后,丙型肝炎是全世界第二大会导致癌症而致人死亡的传染病。根据世界卫生组织的数据,在2015年,丙型肝炎造成40万人死亡,其中15万人死于肝癌。世界卫生组织还表示,由于数据缺失,丙型肝炎造成的实际死亡人数要超过上面的数字。

自2012年起,丙型肝炎在美国成了头号致死传染病,许多人死于丙型肝炎导致的肝癌或与肝硬化有关的肝功能衰竭;死于丙型肝炎的人数比包括艾滋病、结核病在内的其他60种传染病的致死人数加起来还多。人类将要迎来丙型肝炎的死亡率高峰,因为根据世界卫生组织的数据,目前全世界有7100万人患有慢性丙型肝炎。丙型肝炎和酒精中毒是全世界肝脏移植手术的主要原因。

由于大部分患者对自己的病情一无所知,控制丙型肝炎的任务非常棘手。我们估计,在那些患有慢性丙型肝炎的人群中,只有20%的人知道自己被感染了。雪上加霜的是,并不是所有丙型肝炎患者都会出现症状。而一旦丙型肝炎病毒在人体内落地生根,这种慢性病可以在人体内潜伏几十年,然后才会首次出现肝脏损伤的症状。

不过,现在染上丙肝已不意味着前景凄凉了。这在之前还完全无法想象,但如今我们已经可以在几周内治好大部分丙肝患者了,即使晚期患者也不在话下。这个成就要归功于药物研究领域的一系列突破:研究人员搞清楚了丙型肝炎病毒的结构,成功在体外重现了它们的感染过程,而且还找到了针对病毒在人体内增殖所需的酶的药物。

人们对丙肝的认识始于20世纪70年代末。当时,一些医生发现了一种新的通过输血感染的慢性肝炎。导致这种肝炎的既不是甲型肝炎病毒,也不是乙型肝炎病毒。在之后的10年里,生物学家一直尝试从患者体内将这种肝炎病毒分离出来,但一无所获。1989年,美国凯龙制药公司的迈克尔·霍顿领导的团队借助一种新的分子生物学技术,终于识别出了丙型肝炎病毒。

丙型肝炎病毒基因组被破译后,科学家发现原来这是一种属于黃病毒科的小型RNA病毒,而且它们仅仅编码10种蛋白质。至此,研究人员终于可以研究这些蛋白质了,这也是让病毒失活的第一步。研究者对感染进程中产生的病毒进行基因测序后发现,丙型肝炎病毒还有一个不为人所知的可怕特点:超强的变异性。和丙型肝炎病毒一样,另一种小型RNA病毒——艾滋病毒也具有这种性质。

超强的变异性使得丙型肝炎病毒能够绕过免疫系统的识别机制,这让疫苗的研制变得更加棘手。

1986年,美国的肝脏疾病专家注意到,一些丙型肝炎患者在每周注射3次IFN-α,连续注射一年后,病情消失了。IFN-α这种蛋白质来源于人体自身,它能够刺激被病毒感染的免疫系统。从那时开始,科学家开始用基因工程技术制造这种蛋白质。马塞林在1997年进行的那项研究显示,在用该蛋白质进行治疗后,一些患者肝脏和血液内的丙型肝炎病毒彻底消失了。

1999年,终于有一个大发现打开了丙肝病毒研究的局面。德国美茵茨大学的拉尔夫·巴腾史拉格的团队宣布,他们实现了丙型肝炎病毒基因组在细胞中的稳定复制。该团队发现,如果仅将部分病毒基因组引入人类肝癌细胞中,那么病毒就会自动开始复制。

在体外成功复制病毒,给了医药产业仔细研究丙型肝炎病毒和测试各类阻断药物的契机。但直到2005年,在一个日本患者体内发现了一类特殊的丙肝病毒后,研究者才在体外重现了病毒在人体肝细胞内的完整感染周期。该病毒能够避开细胞内部的抗病毒机制,毒性超强。不过,早在得到病毒的完整模型之前,研究者就开始测试不同的抗病毒方法了。

他们找到的第一个靶点是NS3,这是病毒基因组编码的一种重要蛋白质。

丙型肝炎病毒的遗传物质是一个特殊的RNA分子,能编码一种长链前体蛋白,这种前体蛋白是由10种病毒蛋白构成的。其中的NS3是一种蛋白酶,可以分解部分长链前体蛋白,从而把一些成熟的病毒蛋白释放出来。1996年,病毒学家得到了这种蛋白酶的晶体,从而得以更细致地研究它的结构。NS3在当时看来是一个完美的靶点,而且研究者可以参考此前艾滋病毒的研究经验。

艾滋病毒也能产生一种蛋白酶,而抑制这种酶的药物沙奎那韦的疗效相当出色。这种药物是得益于计算机建模的进步,在1995年开发出来的。由于沙奎那韦对艾滋病效果极佳,在上市后的第二年,也就是1997年,美国死于艾滋病的人数就下降到了此前的三分之一。这种药物标志着艾滋病鸡尾酒疗法黄金时代的到来。鸡尾酒疗法联合使用几种抑制病毒复制的口服药物,病人对这些药物也有较好的耐受性。

2003年,加拿大勃林格殷格翰制药公司的化学家蒙特斯·林纳斯·布鲁内特领导的团队合成了一种能够阻断NS3的分子。这种分子非常稳定,体积也小,因此可以通过口服吸收。初步临床测试结果非常理想,服用了这种名为BILN 2061的药物后,病人血液中的病毒载量下降到了原来的千分之一,几乎无法被检出。和同时代的其他疗法相比,这是前所未有的。

2004年,第一种抑制剂出现了,它可以阻止丙肝病毒利用NS5B聚合酶合成RNA。因为这种抑制剂结合的目标是NS5B上的一个活性位点,所以它对所有病毒株都有效。另外,那些能够阻止抑制剂发挥作用的突变会严重干扰NS5B聚合酶的功能,以至于病毒无法正常复制。2010年,另外一种同类抑制剂也登场了,它叫做索非布韦,是由美国初创公司Pharmasset的迈克尔·索菲亚团队研发的。

Pharmasset在2011年被吉利德科学公司收购。

2012年,索非布韦的第一批临床试验结果出来了。联合使用利巴韦林的话,该抑制剂不但对基因2、3型疗效显著,而且病人的耐受性也很好。更理想的是,每天只要服用一剂就能见效,而且这种抑制剂和其他药物也兼容,这就极大地扩展了可治愈患者的基数。2013年,由于索非布韦的临床试验结果十分喜人,美国食品及药品管理局批准了使用该药物的疗法。

在27年的研究之后,这是我们第一次不使用IFN-α就能治愈一些丙型肝炎患者。

2014年,丙型肝炎治疗领域迈出了决定性的一步——欧洲和美国批准了首个不使用IFN-α和利巴韦林的疗法。这种疗法联合了两种DAA药物:索非布韦和雷迪帕韦。雷迪帕韦是另一种NS5A抑制剂。这种疗法的耐受性优良,而且对于基因1型特别有效,只要连续12周口服即可。目前的丙型肝炎治疗主要用的就是这种疗法。

这些新疗法将给丙型肝炎的治疗,以及在公共卫生的层面上控制丙型肝炎带来革命性的变化。病人可以在家服药,并且只需到特殊治疗中心接受病情监控即可。在治疗后的3个月,如果血液中检测不出病毒载量,那么基本不会复发。在专家眼中,有了这些进步,我们有可能在整个国家消灭丙型肝炎。那些容易感染丙型肝炎的边缘人群,比如注射吸毒者、囚犯以及艾滋病毒感染者将有更多机会接受治疗。

我们与丙型肝炎的战争已经结束了吗?

切莫高兴得太早,实际上还有几个难题有待攻克。首先就是要筛查出数量庞大、还没意识到自己染病的慢性丙型肝炎患者。DAA是他们的福音,因为药物可以治好丙型肝炎带来的疲劳乏力、肌肉关节酸痛,使他们的生活质量得到大幅度改善。另外,对慢性丙型肝炎患者的研究显示,丙型肝炎病毒常会使人体产生胰岛素抵抗,患上糖尿病,同时增加心脑血管疾病的风险。丙型肝炎还会诱发一些癌症,如胆道癌、弥漫性大B细胞淋巴瘤。

2016年末,一种更廉价的便携诊断方法得到了世界卫生组织的认证,这标志着大规模丙型肝炎筛查已迈出了第一步。

第二个难题就是施行上述疗法所需要的大规模资金支持。目前这些疗法还过于昂贵,尤其是对于那些深受丙型肝炎困扰的发展中国家而言。不过,由于预见到药物价格将会下降,并且疗程将缩短至8周甚至更短,包括法国、德国、葡萄牙、苏格兰、澳大利亚、爱尔兰在内的几个国家已经表明了在10年内消灭丙型肝炎病毒的决心。

从世界范围来看,世界卫生组织的194个成员国在2016年5月28日集体宣布,要在2030年前消灭乙型和丙型肝炎。对于那些乙型和丙型肝炎病毒肆虐的国家而言,这是一个相当艰巨的目标。中国和巴基斯坦都有超过1000万丙型肝炎患者,俄罗斯、乌克兰、巴西和阿根廷的患者虽然没有那么多,但也不少。

要彻底消灭丙肝需要解决的其他难题还有:使所有患者都能迅速获得治疗的手段、在治疗结束后的3个月确认病毒消失的方法(这是治愈的标志)。最后,发展中国家特有的一个问题是医疗设备交叉使用造成的医源性感染。根据世界卫生组织的数据,全世界5%的医疗注射并不安全;如果把毒品注射也算在内,那么在2015年,这类注射共造成了175万个新的丙肝感染病例。

在不到10年内,DAA的发现就彻底改变了我们对抗丙型肝炎的斗争局势。全世界的卫生部门和政府管理机构会牢牢把握这个历史性的机遇,使普罗大众彻底摆脱这种致命的病毒感染吗?

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