一場終結丙肝病毒危害人類的接力跑

宰文靜 張揚 袁正宏

2020年10月5日，2020年度諾貝爾生理學或醫學獎揭曉，美國病毒學家阿爾特（H. J. Alter）、加拿大病毒學家霍頓（M. Houghton）和美國病毒學家萊斯（C. M. Rice）因“發現丙型肝炎病毒”，榮獲諾貝爾生理學或醫學獎。

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胞，干擾肝細胞內蛋白質的合成，引起肝細胞結構及功能改變，同時引發一系列免疫病理反應，是引起慢性肝炎、肝硬化及肝細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防其感染。丙型肝炎病毒的感染，給全球帶來了沉重的衛生負擔，全球感染率為0.5%—2.3%， 每年新發丙型肝炎病例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感染人口數最多的國家。

丙型肝炎病毒的發現，為丙肝診斷方法的開發和研究提供了基礎，也進一步推動了新型抗病毒藥物的研發，使丙肝治愈成為可能。

阿爾特：曾與諾獎失之交臂

從第二次世界大戰開始，輸血后肝炎是什么病原引起的，又是如何傳播的，一直是個謎；只知道這與擁擠和衛生條件差等有關。科學家懷疑罪魁禍首是病毒，但病原一直不清楚。直到1964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系時發現，多名輸血患者的血清可與澳大利亞土著人的血清發生反應，隨后將這種可與澳大利亞土著人血清發生中和反應的抗原稱為“澳大利亞抗原”，簡稱“澳抗”，即現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）去往華盛頓大學從事他所熱愛的臨床工作，布隆伯格則去了福克斯切斯癌癥中心（Fox Chase Cancer Center）繼續從事“澳抗”與輸血后肝炎相關的研究，這項工作也直接導致血清性肝炎的病原之一——乙型肝炎病毒（HBV）的發現，隨后應用血清來源和基因工程表達的表面抗原制備疫苗，成功預防了大部分感染。布隆伯格也因為發現澳抗的工作分享了1976年度諾貝爾生理學或醫學獎。而阿爾特卻與諾獎失之交臂，之后他談到錯失諾獎時說到，“澳大利亞抗原是一個有趣但不重要的發現，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，一個假設失敗了，他就換一個新假設。他的想法從未枯竭，也從未灰心喪氣；他的堅韌和熱情成為我后來對非甲非乙型肝炎研究的典范。”

雖然錯失了1976年的諾貝爾獎，阿爾特與肝炎病毒之間的故事并沒有結束。“澳抗”的發現及據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發展起來，但也被證實并非這些輸血后肝炎的病因。

1969年，阿爾特再次回到NIH進行輸血后肝炎的研究，他和同事認為一種未知的感染源可能導致輸血后慢性肝炎的傳播，通過實驗證實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。隨后的系統性研究發現，該未知感染源具有病毒的特征，由此定義了一種新的、獨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順。之后長達15年的時間里，阿爾特和團隊都未能窺見“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，將輸血后病毒性肝炎的感染率從33%降低至4%，并為病毒的發現留下了重要的原材料——黑猩猩中培養繁殖的“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現打下了堅實的基礎。阿爾特的研究經歷提示我們，做科研總會遇到各種各樣的問題，需要我們勇于堅持、不斷創新，才能最終有所突破。

霍頓：拒絕領獎

新型病毒性肝炎的提出促使全世界的科學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法、電子顯微鏡法和血清學鑒定等，致力于分離鑒定這種新型肝炎的病原體，最后均告失敗。很多醫藥公司也參與了這項研究。1982年，美國凱隆（Chrion）公司開始支持大規模的研究計劃來解決這一難題。當時供職于凱隆公司的霍頓，以及任教于美國疾病控制與預防中心的病毒學家布拉德利（D. Bradley），開始采用多種傳統方法尋找這種病毒，但都一無所獲。

1985年，霍頓在其同事郭勁宏的建議下，開始嘗試當時被認為風險太大的分子生物學方法來開展工作，一起參與該研究工作的還有同事朱桂霖。經過4年的努力，在篩選了幾千萬個重組基因細菌克隆之后，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的RNA病毒，他們將其命名為丙型肝炎病毒，這是第一個采用分子生物學方法分離和鑒定的病毒[3]。在此基礎上，他們證實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。霍頓在后來的回憶中說到；“我們的整個過程持續了7年之久（從1982年算起），這實在是對智力與實驗操作的一場巨大挑戰。”

在當時的條件下做出如此重大的成果，各種榮譽也就接踵而至。為表彰其對丙型肝炎病毒的研究工作，1992年，由美國血庫協會設立的卡爾·蘭德斯坦納（Karl Landsteiner）獎授予霍頓等5位重要貢獻者。1993年，霍頓和布拉德利兩人被授予羅伯特·科赫（Robert Koch）獎，霍頓要求基金會將郭勁宏和朱桂霖的名字也加入到獲獎名單中，卻遭到拒絕。2000年，素有“諾貝爾獎風向標”之稱的拉斯克臨床醫學研究獎（Albert Lasker Basic Medical Research Award），也同樣表彰了“發現丙型肝炎病毒”這一科研成果，該獎項被認為是僅次于諾貝爾生理學或醫學獎的醫學界最高榮譽，但該獎項只頒給了阿爾特與霍頓二人。

2013年，當有“小諾貝爾獎”之稱的蓋爾德納獎（Gairdner Awards）基金會決定授予霍頓、布拉德利與阿爾特三人科學獎時，霍頓決定不再沉默，放棄了這一獎項。他認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丙型肝炎病毒的榮譽。這也是該獎項創立以來首次出現獲獎者拒絕授獎并謝絕接受10萬加元獎金的情況。對此，霍頓回憶，“郭勁宏和朱桂霖是我們發現新型病毒工作中必不可少的兩位。有人認為他們受雇于商業公司所以不能獲獎，我想說大科學時代需要大團隊，但這類主要發現者卻被認為與研究無關，而與榮譽失之交臂的事件已經屢見不鮮。無論是我還是他們二人，都認為學界應對其貢獻予以正視，類似之前的科赫獎與拉斯克獎的事件絕不能再次上演了。”

由于同一課題獲獎人數被限定為三人，郭勁宏和朱桂霖無法同時被授予獎項。對于由于授獎機制造成的錯誤，霍頓出于對同事及科學的尊重，果斷地選擇了急流勇退。這種尊重同行及合作者、尊重他人科學貢獻的行為本身，已經為后繼者提供了正確的導向，為科學殿堂提供了可靠的基石，值得稱頌。

現代科學研究是一項群體推進的事業，每一項研究成果都離不開同行的科學勞動和智力貢獻，每一位科學工作者都應該承認并尊重同行的勞動成果，公平對待他人的原創性工作及思想，開誠布公地進行學術交流，謙虛謹慎地對待榮譽和利益，坦誠直率地進行學術辯論。

萊斯：給丙肝病毒以“生命”

丙型肝炎病毒基因發現以后，科學家們都關心一個新的問題，丙型肝炎病毒是否能單獨導致肝炎？根據“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，要滿足以下幾個條件：在每一病例中都出現相同的微生物，且在健康者體內不存在；用這種微生物的純培養接種健康而敏感的宿主，同樣的疾病會重復發生；從試驗發病的宿主中能再度分離培養出這種微生物來等。因此，科學家們必須明確克隆病毒能否復制并導致疾病。

在先前的研究中，人們發現許多病毒的RNA本身也具有感染性，只要將病毒RNA轉入宿主細胞，就會啟動病毒的自我復制過程。HCV是否也同樣如此呢？科學家們滿懷期待地將丙肝病毒的RNA注入細胞，等待著它們自我復制。然而結果讓他們失望，這一常規手段在HCV上并不奏效。無數科學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。經過無數次嘗試，萊斯及團隊成功克隆出丙型肝炎病毒基因組3’末端序列[4]。之后，他們進一步比較了大量從患者體內分離出的丙肝病毒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年他們在黑猩猩模型中證實，重新克隆的完整的丙型肝炎病毒基因組RNA，能在黑猩猩肝臟內復制并導致肝炎[5]，由此提供了重要證據，表明僅丙型肝炎病毒就能導致肝炎。

1999年，巴通施拉格（R. F. W. Bartenschlager）對丙肝病毒的“共有序列”進行了進一步的刪減，只保留了病毒復制所需的最少信息，由此獲得了首個HCV亞基因組復制細胞系[6]。萊斯在此基礎上進一步通過引入適應性突變，建立了高效HCV亞基因組復制子。在此基礎上，日本、美國等多位科學家共同合作建立了HCV細胞感染系統[7]。丙型肝炎病毒體外復制系統的建立，為研究其復制機理提供了高效的工具，促進了HCV感染細胞受體和輔助因子的發現，以及HCV病毒蛋白結構與功能研究，也進一步推動了新型抗病毒藥物的研發，使丙肝治愈成為可能。

總結上面的工作可以看出，HCV的發現像一場接力跑：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，表明僅丙型肝炎病毒就能導致肝炎。這些工作現在回頭看起來好像是一個簡單的研究過程，但在當時科研條件并不很好的情況下，實施起來是非常艱難的。其無論在研究方法還是思路上，都具有開創性。

丙型肝炎病毒研究歷程的啟示

發現丙型肝炎病毒的研究提示我們：探索臨床上不明原因的現象及診治難題，永遠是醫學和生物醫學研究最大的動力和突破的方向；現代分子生物學的理論和技術已成為病毒及疾病研究的重要手段；多學科和團隊合作，特別是如分子生物學、細胞生物學、遺傳學、免疫學與病毒學理論和技術相互滲透，是丙型肝炎病毒研究取得突破的關鍵；大量科學家和藥物研發企業等的通力合作是從實驗室到臨床的重要一躍。科研是一個長期且艱難的追求卓越的過程，需要我們敢于質疑、勇于創新、求真務實、尊重同行。

發現丙型肝炎病毒的工作獲得諾貝爾獎，似乎預示人類與丙型肝炎病毒的斗爭已經進入尾聲，但科學家的努力還沒有結束，HCV的許多研究領域仍值得深入探索。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，這給疫苗開發工作帶來了復雜的挑戰。此外，在全球推廣丙肝的直接抗病毒治療依然任重道遠。世界衛生組織的194個成員國在2016年5月28日集體宣布，要在2030年前消滅乙型和丙型肝炎。這對于那些乙型和丙型肝炎病毒肆虐的國家而言，是一個相當艱巨的目標。面對丙肝病患的醫療需求，需要繼續投入研發力量，同時也需要進一步降低研發成本，讓好醫好藥盡早惠及全球病患，終結丙肝的工作繼續在路上。

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。值此新冠病毒肆虐之際，HCV研究歷程提示我們，專注基礎研究能引領學科和業界的突破，為最終戰勝病毒引起的疾病（如慢性乙肝，新冠肺炎等）打下堅實的基礎。

人類與病毒的交鋒過去是，現在是，未來也仍會是一場漫長的博弈，從被動承受到主動出擊，再到共赴未來，科學是最有力的武器。我們要永不停息地堅持接力跑下去，尊重科學、堅持協作、命運與共。

[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.

關鍵詞：諾貝爾生理學或醫學獎 丙型肝炎病毒 ■