丙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)及特征
——以中學(xué)生物學(xué)為背景解讀2020年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎*

張 悅 李 薪 張 敏 段一凡 李子月 龔大潔 張世虎 鄭 智

（西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 甘肅蘭州 730070）

北京時間2020年10月5日17 時，諾貝爾獎官方網(wǎng)站（https://www.nobelprize.org/）報道，3 位科學(xué)家哈維·奧爾特（Harvey Alter）、邁克爾·霍頓（Michael Houghton）、查爾斯·賴斯（Charles Rice）因?qū)Ρ透窝撞《咀鞒龅淖吭截暙I，共同獲得了2020年諾貝爾獎生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

在初中8年級生物學(xué)教材中“病毒”“傳染病和免疫”、高中必修1“從生物圈到細胞”、必修2“基因的本質(zhì)”、必修3“免疫調(diào)節(jié)”等模塊都涉及病毒相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。為了豐富病毒教學(xué)的典型案例，鞏固和擴展病毒學(xué)知識，了解3 位科學(xué)家對丙型肝炎作出的卓越貢獻及其研究的艱辛道路，激發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，本文對2020年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎進行解讀，具體闡述丙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、命名、病毒學(xué)特征。

1 丙型肝炎的發(fā)現(xiàn)

病毒性肝炎是一種因肝炎病毒感染所致的肝臟炎癥性疾病，也是導(dǎo)致肝硬化和肝癌的全球重大疾病之一，一直是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域討論的熱點話題。1947年，英國肝臟病專家麥卡倫（F.O MacCallum）報道至少存在2 種肝炎，即甲型肝炎和乙型肝炎。甲型肝炎主要通過糞便傳播，乙型肝炎主要通過血液傳播[1]。直到1963年，巴魯克·塞繆爾·布倫博格（Baruch Samuel Blumberg）在乙型肝炎患者血液中發(fā)現(xiàn)了乙型肝炎病毒，隨后制造了世界上第1 支乙型肝炎疫苗，最終因其對乙型肝炎作出的卓越貢獻，獲得了1976年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎[2]。在乙型肝炎病毒發(fā)現(xiàn)后10年之際，科學(xué)家史蒂文·芬斯頓（Steven Feinstone）領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在囚犯糞便中發(fā)現(xiàn)了甲型肝炎病毒[3]。

隨著甲型肝炎和乙型肝炎病毒的發(fā)現(xiàn)與鑒定及隨后的疫苗成功研制，科學(xué)家認為肝炎的問題基本解決。然而，在研究輸血患者的不同病毒性肝炎發(fā)病率時，哈維·奧爾特發(fā)現(xiàn)在排除商業(yè)和乙型肝炎抗原陽性獻血者后，輸血患者仍有感染肝炎的機率[4]；隨后他們又進一步確認了還存在另外一種未知的、與輸血相關(guān)的肝炎病毒[5]。為了證明這種推測，該團隊進行了輸血相關(guān)肝炎的臨床和血清分析，發(fā)現(xiàn)了8 名肝炎患者不是由甲型和乙型肝炎病毒引起的[5]。同時，他們將患者血液注射到黑猩猩體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)黑猩猩也傳染了這種肝炎，說明該病毒具有傳染性。哈維·奧爾特團隊將這種未知病毒稱為“非甲非乙”型肝炎病毒[6]，為丙型肝炎病毒作出了開拓性研究，也為進一步研究這種疾病奠定了基礎(chǔ)。與此同時，布拉德利（Daniel W.Bradley）等觀察了這種病毒的形態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)在肝細胞中，病毒呈顆粒狀，直徑約25～30 nm[8]。在后續(xù)研究中，人們進一步觀察發(fā)現(xiàn)，在患者血清中存在的該病毒直徑約為36～62 nm，有膜包被，核衣殼外的囊膜上有突起，類似瘟病毒或黃病毒[8]。

2 丙型肝炎的確診

“非甲非乙型肝炎”這種神秘疾病的報道，引起了邁克爾·霍頓的關(guān)注。為了盡快找到病毒抗體，人們使用所有傳統(tǒng)的病毒檢測技術(shù)，但結(jié)果均以失敗告終[10]。1985年，日本學(xué)者使用EBV（Epstein-Barr virus）轉(zhuǎn)化法，建立了黑猩猩的淋巴母細胞系，結(jié)果產(chǎn)生了非甲非乙型肝炎病毒的特異抗體[10]；1989年，邁克爾·霍頓利用含非甲非乙型肝炎病原體的患者血漿，通過隨機引物擴增構(gòu)建了一個互補DNA（cDNA）文庫，并用之對非甲非乙型肝炎患者的血清進行篩選，分離出一個cDNA 克隆，該cDNA 能編碼非甲非乙型肝炎病毒相關(guān)的抗原[11]。同年，邁克爾·霍頓團隊從被感染黑猩猩的血液中獲取了病毒核酸片段，通過患者血清鑒定，發(fā)現(xiàn)該病毒來源于一種屬于黃病毒家族的新型RNA 病毒，并正式將該病毒更名為丙型肝炎病毒，同時，更名由該病毒引起的肝炎為丙型肝炎[12]。這些發(fā)現(xiàn)開啟了丙肝病毒精準(zhǔn)化鑒定的新階段。

3 丙型肝炎的病毒學(xué)特征

邁克爾·霍頓團隊對丙型肝炎病毒研究所作出的卓越貢獻，使人們能有效地檢測血液和快速、準(zhǔn)確地確診丙型肝炎患者，避免了大量丙型肝炎病毒在人群中的傳播。與此同時，為了尋找丙型肝炎病毒致病的直接證據(jù)和開發(fā)相關(guān)的治療藥物，包括邁克爾·霍頓團隊在內(nèi)大量研究者開始了丙型肝炎病毒在體外培養(yǎng)的肝細胞中復(fù)制的研究，但結(jié)果均以失敗告終[9]。1996年，經(jīng)查爾斯·賴斯團隊證實，丙型肝炎病毒在肝細胞復(fù)制失敗的原因在于缺少啟動病毒復(fù)制所必需的病毒基因組末端[13]。1年后，他領(lǐng)導(dǎo)的團隊成功克隆了丙型肝炎病毒末端序列，進而將這種全長的丙型肝炎病毒序列RNA 變異體注射到黑猩猩的肝臟中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑猩猩與慢性丙型肝炎患者具有相似的病癥，最終證實了全長丙肝病毒序列具有感染性[14]。隨后，在其團隊的努力下，構(gòu)建了丙型肝炎病毒復(fù)制子系統(tǒng)和可感染丙型肝炎病毒的人源化小鼠模型，研究了整個丙型肝炎病毒復(fù)制周期的HCVcc 系統(tǒng)等一系列工作[9]。

查爾斯·賴斯團隊對丙型肝炎病毒的研究貢獻，不僅認識丙型肝炎病毒學(xué)特征，而且為丙型肝炎的研究和藥物開發(fā)提供了重要研究平臺，隨著一系列直接抗病毒藥物的問世，丙型肝炎已成為人類首個通過直接抗病毒治療治愈的病毒性疾病。但目前為止，丙型肝炎的疫苗尚未問世，丙型肝炎的研究仍在艱難中進行。相信在不久的將來，在全球科學(xué)家的共同努力下，一定會實現(xiàn)世界衛(wèi)生組織在2030年消除丙型肝炎病毒危害的目標(biāo)。雖然科研的道路坎坷，但科學(xué)家不畏艱難，在丙型肝炎病毒的研究道路上作出了卓越貢獻，讓后人看到了勇于探索、堅持不懈的科研精神。因此，作為中學(xué)生，要努力學(xué)好生物學(xué)基礎(chǔ)知識，為將來生物科學(xué)研究奠定堅實基礎(chǔ)；作為教師，應(yīng)及時了解生物學(xué)前沿知識，擴展課堂知識，激發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。