“隐秘的角落”——丙肝病毒现形记

作者: 踏月留香

来源: 科学大院

发布日期: 2020-11-03

本文详细介绍了丙型肝炎病毒的发现过程及其对人类健康的重大影响。从早期的肝炎认知到乙型肝炎和甲型肝炎的发现,再到丙型肝炎病毒的鉴定,文章展示了科学家们如何通过不懈努力,最终揭开了这一“隐秘的角落”中的病毒面纱。同时,文章也强调了这些科学成就对于开发抗病毒药物和治疗方案的重要性,以及这些发现对全球公共卫生和抗击传染病的深远意义。

病毒性肝炎是比较常见的传染病。很多人都知道,甲型肝炎会引起甲肝、乙型肝炎病毒(HBV)引起乙肝,但是不少人不知道的是,还有一种“隐匿的杀手”——丙型肝炎病毒(HCV)。它感染引起的病毒性肝炎就叫丙型病毒性肝炎,简称为“丙型肝炎”或“丙肝”。由于丙型肝炎大多发病隐匿,几乎没有任何症状,因此不像乙型肝炎那样“备受关注”,可以说是病毒性肝炎中一个“隐秘的角落”。

但是它的杀伤力可不小,据统计,全球约有7100万人感染丙肝病毒,每年约有40万人死于丙肝病毒导致的肝硬化和肝癌。虽然迄今为止依然没有针对丙型肝炎的疫苗问世,但是我们已经可以非常敏感的在血液中检测这种病毒,同时全球已经有10多种抗丙肝病毒药物上市,通过8-12周口服治疗,90%以上的感染者可以被治愈。

能取得这样的成就,前不久获得诺贝尔生理或医学奖的三位科学家功不可没,正是他们接力式的一个个研究成果,才一步步揭开了丙型肝炎病毒的面纱。丙型肝炎病毒的发现并非一帆风顺。说起丙型肝炎的发现史,不得不提人类对于肝炎的认知及甲型肝炎和乙型肝炎的发现。早在公元前希波克拉底时代,就有关于肝炎的描述,当时称为“流行性黄疸”。

直到第二次世界大战期间,通过输血和黄热病疫苗注射等途径,肝炎在军队中大爆发,才引起了科学家的极大关注。而丙肝病毒的发现,只不过是近30年的事情。1947年,英国肝脏病专家麦卡伦(F.O. MacCallum)进行了将近10年的调查后得出结论:至少存在两类肝炎,一类经由粪便传播,称为A型肝炎(甲肝);另一类通过血液传播,称为B型肝炎(乙肝)。这一论断奠定了肝炎研究的基础和方向。

若想检测和治疗感染,首先需要找到病原体,在接下来的十几年内,世界各地科学家尝试了各种方法,都一无所获。直到1963年,一个偶然的机会,科学家巴鲁克(Baruch Samuel Blumberg)发现了乙肝病毒抗原,他也因这一发现获得了1976年诺贝尔生理学或医学奖。

巴鲁克本来课题的研究方向是不同人群患病差异背后的原因,他在筛选血样时意外发现一位血友病患者的血清可与澳大利亚原住民的血液发生抗原抗体反应,从而将血液中未知成分称之为澳抗。巴鲁克本以为澳抗是血友病标志物,进一步筛查发现大量乙肝患者血液澳抗也呈阳性,最终确定澳抗是乙肝病毒的成分,乙肝病毒面纱开始被揭开。

1973年,美国国立卫生研究院(NIH)的科学家在芬斯顿(Steven Feinstone)的领导下从囚犯粪便中鉴定出了甲肝病毒。至此,麦卡伦提出的可能的两类肝炎病毒都已被发现。阿尔特(Harvey James Alter),也就是前段时间获诺贝尔奖的第一位主角,他在NIH参与血库质控时发现,尽管去除了乙肝病毒,输血仍可导致很大比例肝炎的发生。

他将这种肝炎称之为“非甲非乙肝炎”,这说明血液中可能还存在其他未知的微生物或者物质会导致肝炎的发生。阿尔特随后的研究表明非甲非乙肝炎病人的血可以使黑猩猩患类似的疾病,并且后续的一系列试验表明导致这种肝炎是一种新型病毒。随后,全世界相关的科学家开始寻找分离鉴定这类病毒,本以为有了发现两种肝炎病毒(特别是乙肝病毒)的成功经验在先,非甲非乙型肝炎的病原体能够轻车熟路很快被发现,但一找就是十几年。

八十年代初,正是以重组DNA为代表的分子生物学研究方兴未艾之际,由前段时间诺贝尔奖获得者第二位主角——美国凯龙公司(Chiron Corporation)霍顿(Michael Houghton)领导的研究团队决定另辟蹊径。他们摒弃了针对病毒蛋白质产物的传统策略,转而采用基因克隆的方法,直接寻找病毒的遗传物质——核酸。

霍顿团队经过连续六年坚持不懈的努力,数不清的失败,累计筛选了数以千万计的重组噬菌体,终于在1989年成功鉴定出这种新型病毒,并更名为丙肝病毒(HCV)。尽管霍顿成功获得新病毒的基因,但要证明这一新病毒的确是非甲非乙型肝炎的病原体,还缺少最后一个关键证据,那就是将克隆的病毒基因组接种到黑猩猩中,能引起非甲非乙型肝炎。

除此之外,为了研究病毒的生物学性质及未来抗病毒药物的研发,需要病毒能在实验室细胞中大量增殖扩增。其实在丙肝病毒基因组被克隆后不久,就有人将它输入体外培养的细胞中,结果发现,虽然克隆的病毒基因组可以指导合成病毒的各种蛋白质,却不能产生新的病毒颗粒。这时,获诺贝尔奖的第三位男主登场。

1996年,美国圣路易斯华盛顿大学的病毒学家莱斯(Charles Rice)发现,丙肝病毒RNA分子的末端有个特别的结构,而被克隆的的丙肝病毒基因组中却丢失了,会不会是这个特殊结构的缺失导致病毒不能在细胞中复制呢?但是当科学家们把这个特殊结构补回去后,却发现“完整”RNA依然不能黑猩猩感染HCV。不为挫折所阻,莱斯继续探索。他发现克隆得到的基因组上有很多突变,可能正是这些突变导致了病毒复制的失败。

随后莱斯通过基因工程手段修正了这些突变,将修正后的RNA注射到黑猩猩肝脏后,在黑猩猩的血液中终于顺利检测到了病毒,同时也观察到了肝炎病理症状。至此,丙型肝炎病毒被证明可以单独造成“非甲非乙肝炎”。莱斯团队实现了在黑猩猩体内大规模制备HCV,开发了丙肝病毒复制机理研究系统,为丙肝药物的研发奠定了基础。病毒,无处不在,虽然毫不起眼,但从人类起源开始,它与人类一直紧密相连。

病毒不仅仅影响人类生物学上的演化,也与人类的历史文化息息相关。2020年新冠肺炎世界范围内的流行给我们的经济、社会、文化带来巨大创伤。前不久的诺贝尔生理或医学奖颁发给三位丙肝病毒发现的科学家,这不仅是对他们工作的肯定,也是对人类抗击传染病、战胜疫情的极大鼓舞。

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