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肝神在上:谁能解救七千万缓慢丙肝病患?

丙肝是肝癌的一个首要致病要素。全球约有7100万人感染丙肝病毒,世卫安排估量,2016年,约有39.9万人死于丙肝导致的肝硬化和肝细胞癌。我国丙肝感染约有1000万例,中疾控数据显现,2019年新发病数有近22万。

好在,丙肝是能够治好的。感谢科学家们几十年持之以恒的尽力,跟着抗丙肝病毒特效药的面世,完全消除丙型肝炎这一恶疾的方针现已有望完结。

本年的诺贝尔生理学或医学奖得主是发现丙型肝炎病毒的三位病毒学家。其间,第一位发现丙型肝炎的科学家阿尔特,在苦苦寻觅丙肝病毒的途中,曾呼吁道:请“肝神”指一条明路吧!

Oh GREAT LIVER in the sky,

Show us where and tell us why

Send us thought that will inspire us

Let us see this elusive virus

——Harvey J. Alter,1988.

撰文 | 何笑松

2020年10月5日,诺贝尔奖委员会宣告,病毒学家阿尔特、霍顿、莱斯三人一同取得2020年的生理学或医学奖,获奖理由是“发现丙型肝炎病毒”。这是继1976年的乙型肝炎病毒诺贝尔医学奖之后,为第二种肝炎病毒的发现所颁布的诺奖。

病毒性肝炎是一大类常见病。感染肝脏、引起肝炎的病毒共有五型。这些病毒感染的途径和预后各不相同。五型肝炎中最常见的是甲、乙、丙三型,损害最大的则是乙型和丙型。甲型肝炎病毒通过粪-口途径感染,预后较好,绝大多数患者能自行铲除病毒,完全康复,不会转变成缓慢感染。乙型和丙型病毒通过血液和身体的亲近触摸感染。成年人被乙型或丙型肝炎病毒感染后,适当一部分患者转变为缓慢肝炎,终身带着病毒。病毒带着者即便没有临床症状,仍可通过血液将病毒传给别人。乙型和丙型肝炎病毒的缓慢感染大大添加了发生肝硬化,甚至肝癌等终晚期肝病的危险,严峻影响患者的健康和生命。

据世卫安排估量,全球共有大约7100万缓慢丙肝患者,2016年一年死于由丙肝病毒构成的肝硬化或肝癌人数近40万。世界的缓慢丙肝患者人数约为1000万。乙肝病毒损害的人数更是数倍于丙肝病毒。

由此不难理解,为什么乙肝和丙肝病毒的发现者都赢得了诺奖。尽管两种病毒的发现前后相隔二十年,二者发现的通过都充满了戏剧性。本文叙述关于丙肝病毒的故事,但这有必要从乙肝病毒的发现说起。

输血后肝炎之谜

19世纪末到20世纪上半叶是现代医学快速开展的黄金时期,注射器的创造、药物针剂以及输血和血液制品的推行运用,解救了很多的生命。与此一起,医学界也注意到这些医治办法有时会导致肝炎。患者承受输血后发生肝炎,成为临床上一个扎手的难题。据估量,20世纪中期,在美国承受输血后发生肝炎的份额曾高达30%。因为对引起肝炎的病原体一窍不通,也就无从辨别哪些供血者和血液样品带有感染性。为了避免发生输血后肝炎,寻觅肝炎病原体现已成为刻不容缓的紧急任务。

就在此刻,有两位科学家正重视着一项与肝炎风马牛不相干的研讨。1964年,美国遗传学家布伦堡与美国国立卫生研讨院一名年青的研讨人员阿尔特开端协作,研讨世界各地的不同人群中,由遗传要素构成的血清中所含蛋白质成分的差异。

他们发现,在一名澳大利亚土著居民的血液中,有一种一起的蛋白质,能被纽约市一名血友病患者的血清中所含的抗体辨认。

血友病是一种遗传病,患者血液中短少某些凝血因子,使得凝血功用受损,细小损害即可构成严峻出血。这些患者需求常常承受输血,或输入由血液制成的浓缩凝血因子来进行医治。咱们所承受的血液中含有患者自身的免疫体系从未触摸过的异源蛋白质,患者就或许发生与之相应的特异性抗体。布伦堡将他新发现的这种蛋白质命名为“澳大利亚抗原”,简称“澳抗”。那个血友患者血清中所含的特异性抗体能够用来勘探其它血液样品中是否存在澳抗。

美国的一般人群带有澳抗的份额不高,布伦堡对澳抗这种蛋白质的功用也一窍不通。但是,两个偶尔遇到的病例,将布伦堡的研讨引向了一个全新的方向。

布伦堡的试验室中有个女技能员,作业中常常触摸含有澳抗的血清样品。因为自己的血液中不含澳抗,因而她通常用自己的血清作为澳抗阴性的试验对照。1967年的一天,她感觉不适,并且呈现黄疸症状,被确诊为肝炎。当她再次收集自己的血清来测定澳抗时,发现已从阴性转为阳性。其他一个病例是澳抗阴性的唐氏症患者,在被研讨期间得了肝炎,澳抗也由阴转阳。布伦堡所以茅塞顿开,将澳抗与肝炎联络起来。

与此一起,纽约血液中心有个叫普林斯的研讨人员,也运用来自一名承受过屡次输血医治的血友患者的血清抗体,在一批输血后肝炎患者的血液中找到一种与肝炎亲近相关的新抗原,随后普林斯又发现,这种抗原便是已知的澳抗。

遗传学家布伦堡无心插柳柳成荫,一个富丽回身成为公认的肝炎病毒研讨前驱, 并因而荣获1976年的诺贝尔医学奖。获奖理由是“发现澳大利亚抗原,并且证明它与血清性肝炎的联络”。

尽管此刻澳抗的实质仍属不知道——或许是导致肝炎的病原体,也或许是人体患肝炎后发生的反响——但阿尔特现已敏锐地意识到,对供血者遍及进行澳抗的挑选,将有助于避免输血后肝炎。所以他开端为此发声呼吁。

进一步的研讨发现,澳抗便是乙型肝炎病毒的外壳蛋白质,它被正式命名为“乙型肝炎外表抗原”。紧随乙肝病毒之后,甲型肝炎病毒也被发现,相关确实诊试剂随之被开发出来,能够精确便利地辨别出被甲肝、乙肝病毒感染的患者。特别重要的是,乙肝病毒带着者能够没有任何肝炎临床症状,他们的血液咱们被用于输血,就或许让承受者染上乙肝。在阿尔特与其搭档的大力推动下,澳抗发现的短短几年后,全美一切的血库都对供血者实行了强制性的乙肝外表抗原挑选。

这一办法明显下降了输血后肝炎的发病率,但是并没有像人们等候的那样,根绝输血后肝炎的发生。 开端,这被归咎于检测办法不行活络,血液中抗原浓度较低时或许漏检;但在新的检测办法大幅度进步活络度今后,输血后肝炎依然存在。

到了1970年代末,乙肝外表抗原发现的十年之后,阿尔特等人总算确认,除了乙型肝炎之外,还存在其它类型的肝炎,可通过血液感染。阿尔特抽象地称之为非甲非乙型肝炎,因为还不了解它的病因是一种,仍是多种病原体。研讨人员不得不重振旗鼓,投入新一轮的探究。

捉摸不定的丙肝病毒

有了发现两种肝炎病毒的成功经验在先,是不是就能轻车熟路地找出非甲非乙型肝炎的病原体?

事实证明,没这么简略。

乙肝病毒的发现进程中最要害的一项打破,莫过于确认澳抗与输血后肝炎的联络。确认这种联络,依托两个要害要素:已被发现的澳抗,和能够便利精确地勘探到澳抗的抗体。但是关于非甲非乙型肝炎,研讨人员对其抗原或抗体都一窍不通,又该从何处着手?

尽管状况不容乐观,有一项重要开展仍是带来了期望。阿尔特与NIH的搭档普赛尔,以及美国疾控中心的布雷德利等几个团队发现,将非甲非乙型肝炎患者的血清注射到最接近人类的灵长类动物——黑猩猩——体内,能够引发非甲非乙型肝炎,这标明黑猩猩能够作为非甲非乙型肝炎的试验动物模型。再以陶瓷滤器将患者血清中或许含有的细菌滤除,过滤后的血清依然能使黑猩猩致病,这标明病原体应当是一种比细菌小的病毒,而非细菌。

阿尔特的首要方针是避免输血后肝炎的发生,为此有必要找到一种便利活络的查验办法,能够清楚地区别正常血液和致病血液。但是他的团队竭尽各种传统办法,不管是直接勘探病原体,仍是直接勘探人体对病原体的免疫反响产品,都没有成功。

在此进程中,阿尔特收集整理了一套血清样品,其间有些来自感染了非甲非乙型肝炎的患者或黑猩猩,作为阳性的规范样品;另一些来自患有其它肝脏疾病的患者,作为阴性对照。每个样品有一个代码,只需他自己把握解码的密钥。新开发的任何一种查验办法都有必要通过这套规范样品的测验,精确地辨别出其间一切的阳性和阴性样品,才干通过。

从1978年开端,十年间,先后有多个研讨非甲非乙型肝炎检测验剂的团队,前仆后继地向阿尔特的这套规范样品发起了共约20次应战,全都铩羽而归,无一例外。

1982年,出生于英国的病毒学家霍顿移居美国,参加旧金山湾区新建立的凯荣公司,掌管非甲非乙型肝炎病原体的研讨。团队里有两位主干,华裔博士郭劲宏和朱桂霖。八十年代初,正是以重组DNA为代表的分子生物学研讨方兴未已之际,霍顿决议摒弃着眼于病毒的蛋白质产品的传统战略,另辟蹊径,选用基因克隆的办法,直接寻觅病毒的遗传物质——核酸。

划时代的重组DNA技能是在上世纪七十年代初期诞生的。美国斯坦福大学的伯格成功地把别离来自两种不同病毒的两个DNA片段精确地拼接到一同,成为一个接连的重组DNA分子。一年后,伯格的搭档科恩和加州大学的博耶运用质粒构建重组DNA分子,把伯格的效果向前又推动一步。

质粒是大肠杆菌中常见的一种环状DNA分子,它独立于细菌染色体之外,能够自主仿制。科恩把质粒从细菌中别离出来,在特定的方位切开,刺进一段来自不同生物的、带有特定基因的DNA片段,再连结成环状,然后将所得到的重组质粒送回大肠杆菌细胞。跟着细菌的成长,细胞中的重组质粒也得到仿制扩增——这一进程就叫做基因克隆。质粒便是用来克隆外源基因的载体。任何一种基因通过克隆之后,就能够很容易地在细菌中很多制作出来,供各种研讨所用。除了质粒,还有一种感染大肠杆菌的DNA病毒,叫做 λ 噬菌体,也能够作为克隆外源基因的载体。

基因克隆的第一步是取得带有病毒的样品——患非甲非乙型肝炎的患者或黑猩猩的肝脏或血浆,从中别离出核酸,将RNA转化成DNA,与通过切开的 λ 噬菌体载体混合,使之构成重组DNA分子。这样得到的产品叫做基因文库,其间包含很多的重组DNA分子,每个分子带有一个外源基因的刺进片段,绝大多数来自患者或许黑猩猩自身的基因组,一小部分或许来自肝炎病毒。

怎样辨别出那些专归于病毒的基因呢?

霍磕头先测验别离构建两个基因文库,一个运用肝炎患者的核酸,另一个运用健康个其他核酸,然后通过一些特别手法,扫除两个基因文库共有的基因,只留下肝炎基因文库特有的基因。选用这样的办法,他公然找到了一批只存在于肝炎基因文库的外源基因片段。但是进一步的测验标明,这些都是在感染肝炎病毒后表达量添加的宿主基因产品,代表着宿主对病毒的反响,而不是病毒自身的基因。这个效果标明,试验的思路是正确的,但或许是因为病毒基因的含量太低,所用办法的活络度不行,所以失利了。霍顿只能改弦更张,测验其他办法。

为了进步病毒基因挑选的活络度和特异性,削减假阳性效果,在郭劲宏的主张下,霍顿决议选用针对肝炎病毒蛋白质的特异性抗体,但不是用它去直接勘探临床样品中的病毒蛋白质,而是直接挑选克隆到噬菌体载体上的病毒基因在细菌里组成的蛋白质产品。

但是,这样的抗体从何而来?仅有或许的来历便对错甲非乙型肝炎患者的血清。

但是,这些血清中终究有没有霍顿想要的抗体,咱们有的话,含量是不是满足,谁也不知道。以乙肝为例,患者血液中有很多的病毒外表抗原,但是却没有针对外表抗原的抗体。只需到了肝炎康复,病毒被铲除后,这样的抗体才会呈现。但是其时却还没有发现罹患非甲非乙型肝炎后自行康复的病例。

搜索不知道病毒就像是在大海里捕捉一种历来没有人钓到过的鱼。假定在一片海域或许有这种鱼出没,但此鱼的口味非常刁钻,只咬一种历来没人用过、其它鱼类一概不吃的鱼饵。渔夫不知道这个鱼饵是什么,所以就预备了一大批鱼钩和他所能找到的一切的不同食材,每只鱼钩挂上一块,全都扔进海里,然后坐等鱼儿上钩。

选用这样的战略垂钓能有几分胜算,这是一切人的疑问。但渔夫霍顿仍是拿定主意,扬帆出海。为了尽或许进步基因文库中病毒基因的含量,霍顿决议选用一份感染才干最强的非甲非乙型肝炎血液样品来制备基因文库。要做到这一点,多亏了肝炎的黑猩猩模型——将每个待测的患者或许黑猩猩血样逐级稀释,别离接种到黑猩猩体内,调查发病状况,即可找到依然坚持感染才干的最高稀释度。稀释度越高,表明这份血液中所含的病毒越多。霍顿向CDC的布雷德利要到了一份患病黑猩猩的血浆,其感染才干到达已知的最高水平。他亲自动手,把样品放入离心机高速旋转,使血浆中所含的病毒颗粒沉积,别离出核酸,制成基因文库,交给朱桂霖。

朱桂霖将基因文库按必定份额与大肠杆菌混合,使其间的一小部分细菌被重组噬菌体感染,然后将细菌平铺在琼脂培育基上。未受感染的细菌在琼脂外表正常成长,连成一片,像草坪相同。进入细胞的噬菌体则开端繁衍仿制,一起依照所带着的外源基因片段组成外源蛋白质。噬菌体仿制到必定程度后,细菌细胞被杀死决裂,开释出新发生的噬菌体,再感染周围的细菌,开端新一轮的噬菌体DNA仿制和外源基因表达。如此重复循环,最终在长满琼脂外表的不通明的细菌草坪中呈现许多通明的斑驳,叫做噬菌斑,每个噬菌斑都是因同一个原始重组噬菌体的感染而被杀死的细菌,其间含有扩增后的噬菌体,以及噬菌体所带外源基因的蛋白质产品。只需基因文库与细菌的份额适宜,一片直径15厘米的圆形琼脂培育基外表能够有几千个噬菌斑,互相互不相连。

培育基中的白色细菌草坪上的通明圆斑便是病毒制作的噬菌斑丨来历:wikipedia

下一步便是用针对非甲非乙型肝炎病毒蛋白质的抗体,去钓出那些含有病毒蛋白质的噬菌斑,找到病毒基因。霍顿只能寄期望于他用来当鱼饵的肝炎患者血清,期望其间刚好含有这样的抗体。他制作的第一个基因文库经挑选后,没有得到任何病毒基因。所以他重整旗鼓,用同一份黑猩猩血液从头制作一个基因文库。这一次在试验进程中不幸发生技能毛病,所得到的核酸样品外观不很正常。他犹疑一再,最终决议仍是持续进行下去,完结了基因文库的制作,交给搭档挑选。

一起,霍顿决议改动抗体的来历,换用一个肝脏炎症特别严峻的肝炎患者的血清,理由是症状严峻或许是因为病毒仿制特别活泼,患者的免疫反响特别剧烈,血清中的抗病毒抗体含量或许就特别高。

这一次挑选,一共得到六个阳性的噬菌斑,从中别离出六个重组噬菌体。其间是不是带有病毒基因?因为新近的技能毛病,一切人都不抱多少期望。后续的测验公然如此地将这六个克隆的基因一个接一个地扫除……轮到最终一个克隆基因了,试验记录本上的编号是5-1-1,竟然并非来历于黑猩猩宿主的基因组,而是一个前所不知道的基因,极有或许便是新病毒!

随后的6个月里进行的一系列测验总算没有令人绝望。5-1-1号克隆确实来自一种新病毒的RNA,但仅仅它的一小段。这一点难不倒研讨人员。他们很快就以这个小片段作为把手,从基因文库中把与它堆叠的新病毒RNA片段逐个找到,拼接成完好的病毒RNA,发现5-1-1号克隆只占它的1.5%。霍顿将新病毒正式命名为丙型肝炎病毒。

值得一提的是,得到5-1-1号克隆今后,霍顿又用同一份黑猩猩血液制作了几个基因文库,却再也没有直接挑选到来自同一病毒的第二个克隆,充分说明了这条技能路途的困难程度。在不得已的状况下采纳一个近乎赌博的全新战略,竟然能如愿以偿地找到不知道的新病毒,不能说不包含几分命运的成分。但是机会只会眷顾永不抛弃的寻求者。霍顿成功的背面是整个团队接连六年持之以恒的尽力,数不清的失利,以及累计挑选数以千万计的重组噬菌体的巨大作业量。

霍顿的作业之所以含义严峻,不只在于他发现了一个临床医学上非常重要的新病毒,还在于他创始了一条搜索不知道病原体的全新途径,启迪了其他新的病原体的发现,可谓居功至伟。

霍顿团队通过这条途径发现丙肝病毒的进程之所以如此弯曲困难,首要的妨碍便是丙肝病毒的遗传物质及其基因产品在血液中的含量比其它一些病毒,例如乙肝病毒,低得多。要到以PCR为根底的核酸扩增技能开发完善并遍及使用之后,这个妨碍才被逐渐战胜。新一代核酸测序技能以及生物信息学的开展,更大大加快了病原体的发现和判定进程。时至今日,关于一种不知道的新发病原体,例如新冠病毒,从收集样品到测定病毒基因序列并确认其为新式病毒,很或许只需求短短几天。三十年来分子生物学飞速开展,带来的改变何止翻天覆地!

发现丙型肝炎病毒今后,霍顿团队当即运用基因工程的办法,将病毒基因转移到大肠杆菌和酵母菌中,制作出病毒蛋白质,作为抗原,来检测血液中是否存在针对它们的抗体。他们发现,这样的抗体只存在于患有丙型肝炎的黑猩猩血清中,而不在患有甲型或乙型肝炎的黑猩猩血中。这标明,这样制作出来的病毒蛋白质能够作为丙型肝炎确实诊试剂!所以,霍顿向阿尔特索取了他的那套规范血清样品,用来进行最终的评判。一切的非甲非乙型肝炎样品都测出阳性效果,无一漏网;一切的对照样品都测出阴性效果,理解无误。试验圆满成功,阿尔特朝思暮想的丙型肝炎确诊试剂总算诞生了。

1990年,凯荣公司的丙型肝炎确诊试剂被FDA正式同意,并用于为美国一切的血库挑选供血者。到了1992年,美国输血后肝炎的发病率降到了1.5%。尔后,丙型肝炎确诊试剂又得到改善,检测活络度进一步进步。从1992年到1997年,阿尔特盯梢研讨了650例承受输血的患者,没有发现一例输血后肝炎,发病率降到了0.15%以下,与1970年比较,降幅高达99.5%。

为什么发病率没有完全降到零?一般以为,这并不是因为血液中还存在不知道的肝炎病毒,而是因为肝炎病毒感染人体后,要通过一段时间才干发生抗体,而在这段空窗期内,血液里的病毒现已能够感染肝炎。选用以PCR为根底的高活络度核酸扩增办法来直接勘探丙肝病毒RNA,就能够处理这个残留的输血安全问题。

阿尔特和霍顿对避免输血后肝炎和发现丙肝病毒做出了出色的奉献,2000年,二人荣获被视为诺奖风向标的拉斯克临床医学奖。

药物开发之争

1957年,英国病毒学家艾萨克斯和林登曼正在研讨流感病毒。其时已知流感病毒能感染体外培育的鸡胚胎细胞,把细胞杀死。不过二人发现,咱们先用加热灭活的流感病毒处理细胞,细胞就能对流感病毒发生抵抗力,之后再遇到活病毒,也不会被感染。他们估测,鸡胚细胞触摸到死的流感病毒今后能发生某种物质,按捺流感病毒的成长。他们把这种物质命名为“搅扰素”。

维护咱们身体的免疫大军中有一支前哨部队,称为天然免疫体系,它是人体与生俱来的维护机制,构成对立病原体感染的第一道防地。这支前哨部队的一个首要兵器,是由人体细胞发生的具有不同免疫功用的一些小分子蛋白质,统称为细胞因子。搅扰素便是一类重要的细胞因子。继艾萨克斯和林登曼之后,其他研讨者连续发现搅扰素有许多重要的功用,例如直接按捺病毒的仿制繁衍。并且搅扰素的抗病毒效果没有专一性,并非只针对流感病毒,而是对许多病毒都有用。

早在丙肝病毒发现之前的1986年,就有人测验用搅扰素医治非甲非乙型肝炎,并且取得了不错的效果。1991年,搅扰素被正式同意用于医治丙肝。以搅扰素合作一种小分子抗病毒药利巴韦林,用于丙型肝炎,能够在大约一半的患者中完结铲除病毒,完全治好的抱负效果。由此,丙肝成为搅扰素在临床使用中最首要的适应症。

惋惜的是,搅扰素疗法的副效果极为严峻。承受医治的患者会呈现发热、疲倦、肌肉酸痛等等一系列症状,相似得了流感。这是因为人体被流感病毒感染后,天然免疫体系受病毒影响,发生搅扰从来对立感染。流感的临床症状,在很大程度上归于体内发生的搅扰素及其它细胞因子的副效果。除此之外,搅扰素还或许引起严峻的抑郁症。许多患者因为不能忍耐这些副效果,无法完结24周到48周的正常阶段,被逼下降剂量或许中止医治,严峻影响了效果。

医治丙肝的高效低毒的抱负药物,直到2010年才呈现。这一里程碑式的严峻开展,能够追溯到丙肝病毒发现伊始的1990年代。其间的两位要害人物,在他们开端进行研讨时,未必预见到自己的作业日后会有如此深远的影响。

尽管霍顿得到的丙肝病毒基因克隆为开发丙肝检测验剂铺平了路途,但要证明这一新病毒确实对错甲非乙型肝炎的病原体, 还短少最终一个要害依据,那便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,为了研讨丙肝病毒的生物学性状,特别是在肝细胞中仿制成长的特性,就有必要让病毒在试验室里培育的细胞中成长。丙肝病毒基因组被克隆今后,就有人将它输入体外培育的细胞中,效果发现,尽管克隆的病毒基因组能够辅导组成病毒的各种蛋白质,却不能发生新的病毒颗粒。原因安在?

1996年,美国圣路易斯华盛顿大学的病毒学家莱斯发现,丙肝病毒RNA分子的结尾有个特其他结构,在被克隆的丙肝病毒基因组中丢掉了。会不会便是这个缺失的结构影响了病毒的成长仿制?

莱斯构建了新的丙肝病毒基因组克隆,将RNA分子结尾的这个结构加添回去,然后满怀期望地把这个“完好”的病毒RNA注射到黑猩猩肝脏内。黑猩猩仍是没有得上肝炎,哪怕表现出任何遭到感染的痕迹。试验失利了。

不为波折所阻,莱斯持续探究。他进一步发现,克隆得到的丙肝病毒基因组中有一些骤变。他估测,这些骤变或许在被克隆之前就已存在于宿主内,也或许是在被人工克隆的进程中发生的。不论是哪一种状况,骤变或许影响了病毒RNA的仿制才干。那么怎样才干把这些骤变康复到骤变发生前的核苷酸呢?

骤变发生的位点是随机的,不同的RNA分子或许在不同的位点存在骤变。莱斯剖析比较了一大批克隆得到的病毒RNA分子,找到每一个存在变异的位点,在这个位点上选用最遍及的揭露核苷酸来测验批改骤变构成的变异。用这样的办法,莱斯构建出丙肝病毒的一个“共有基因序列”,把它注射到黑猩猩体内,公然引起了肝炎!这标明,他现已得到了一个具有感染才干的丙肝病毒基因组。这一重要打破不只坐实了丙肝病毒便对错甲非乙型肝炎的病原体,并且为丙肝病毒的分子生物学研讨奠定了根底。

2001年,莱斯脱离华盛顿大学,加盟纽约的洛克菲勒大学。洛克菲勒大学是美国历史悠久的病毒学研讨摇篮,从前孕育了包含流感病毒、黄热病毒、脊灰病毒等一系列重要病原体的许多严峻发现。莱斯的到来又使之成为丙肝病毒的研讨重镇,取得一系列创始性的效果。

大约与莱斯一起,德国美茵茨大学的病毒学家巴腾许拉格也构建了一个丙肝病毒的共有基因序列。他想让这个病毒基因组在体外培育的肝脏细胞中仿制成长,却失利了。改用莱斯的克隆今后,仍是没有成功。

巴腾许拉格后来转到德国最陈旧的海德堡大学任教,在风光旖旎的内卡河畔持续探究这个难题。他联想到与丙肝病毒有亲缘联系的其它一些病毒,基因组中即便丢掉了某些基因,病毒RNA还能在细胞中仿制。咱们去掉丙肝病毒基因组中那些与RNA仿制无直接联系的部分,例如编码病毒外壳蛋白质的那些基因,只留下RNA仿制一切必要的部分,让病毒丢掉包袱,轻装上路,是不是就能进步病毒RNA在培育细胞中的仿制功率?像这样精简而成的人工病毒结构叫做“仿制子”。这一次,试验总算成功了!

随后,巴腾许拉格与莱斯对仿制子体系的病毒RNA以及细胞株进行了一系列改善,总算得到了能够在培育细胞中高效仿制的丙肝病毒RNA。尽管仿制子不带病毒的外壳蛋白质基因,不能包装出完好的病毒颗粒,但能够用来研讨丙肝病毒RNA仿制的生物学机制。更重要的是,它有或许用来在体外高效快速地挑选按捺丙肝病毒仿制的化合物分子,作为医治丙肝的候选药物。

在此之前,有用的小分子抗病毒药物屈指可数。由美国政府赞助的生物医学类研讨课题中,有关艾滋病的研讨在赞助金额上多年名列前茅,取得的效果是由几种抗HIV药物联合组成的高效抗逆转录病毒疗法 (HAART),即所谓的“鸡尾酒疗法”。 它能够有用地延伸患者生命,却无法将病毒完全铲除,充分说明了开发抗病毒药物的困难程度》)。尽管如此,在丙肝病毒仿制子体系面世今后,仍是有一批研讨人员投入了海选抗丙肝化学药物的比拼,竞赛极为剧烈。

丙肝病毒RNA的仿制依托的是蛋白质NS5B,即病毒自身的RNA聚合酶。仿制所用的质料分子是核苷酸,依据病毒的单链RNA分子的核苷酸序列,RNA聚合酶将质料核苷酸逐个连结起来,构成新的病毒RNA。丙肝病毒有许多不同的基因型,互相之间差异很大,但是这些不同基因型的RNA聚合酶则非常相似,这意味着,只需找到一种能按捺RNA聚合酶活性的药物,就或许对各种基因型的病毒都有用,起到事半功倍的效果。

美国新泽西州有一家研发抗病毒药物的小公司,叫做法莫赛特,运用丙肝仿制子体系找到一些化学结构相似于核苷酸的小分子化合物。这些核苷酸相似物能被丙肝病毒的RNA聚合酶误以为是制作RNA的核苷酸质料,添加到新组成的RNA链上;但是这些假装的质料分子一旦进入方位,下一个核苷酸就再也衔接不上,病毒RNA的延伸就此停止。看来这些核苷酸相似物有期望成为按捺丙肝病毒RNA仿制的药物。但是,这些化合物到了动物体内后,就都出了问题,有些很快就降解失效,有些难以进入肝细胞,研讨就此停滞不前。

2005年,法莫赛特公司聘请刚脱离一家大药厂的化学家索非亚,担任抗丙肝病毒药物的研发,期望他能将这一项目带出窘境。索非亚与他的团队成员绞尽脑汁,测验对那些核苷酸相似物的化学结构进行各式各样的修正。他们发现,进入细胞的核苷酸相似物自身的抗病毒才干并不强,但是通过细胞内所含一系列代谢酶的效果,能够转化成为具有高活性的分子结构,有用按捺病毒RNA的仿制。但原有的核苷酸相似物承受这种转化的功率很低,有必要改用另一种结构略有不同的前体。但是那种前体分子又带有负电荷,无法穿过肝细胞外表的细胞膜。为了使它能穿膜进入肝细胞,又有必要设法作进一步的润饰,将负电荷屏蔽起来……就这样,每一个问题的处理,总是伴跟着新问题的发生。成功的期望,一次又一次地被打碎,最终方针好像总是可望而不可及。

索非亚早年在康奈尔大学肄业,曾以本科生的身份到一个化学教授的试验室当帮手。他开端做第一个试验时,有个研讨生学长将他拉到一旁,严肃认真地劝诫:“你得理解,来做研讨,你的尽力只需百分之二十能成功,百分之八十满是失利。所以你得满足于百分之二十的成功率。要不然,就趁早别干。” 多年今后,索非亚谈到研发丙肝药物的个中艰苦时,回忆起那位师兄,说道:“现在我总算知道,他可真是个乐天派啊!”

阅历了很屡次的失利,索非亚与他的团队总算成功规划出一个不带电荷的药物分子,能够顺畅地进入肝细胞内,经由肝细胞内特有的一种代谢酶的效果,脱去屏蔽,暴露出负电荷,成为活性物质的前体。因为带有负电荷,这些前体分子无法再穿过细胞膜脱离肝细胞,只能在肝细胞内逐渐转变成按捺病毒RNA仿制的活性结构。一起,人体内的其它细胞不含有那种特其他酶,不会留存药物分子,这就大大下降了药物对人体的毒副效果。一切研讨人员孜孜以求的口服高效低毒抗丙肝药物总算诞生了,起名为索非布韦。当索非亚在一个专业会议上初次发表这一效果时,全场万籁俱寂。盯着屏幕上显现的数据,另一家公司的一个与会者喃喃地喃喃自语:“竞赛完毕了……”

2012年,美国研发抗病毒药物的龙头老大吉祥德公司以112亿美元的高价收买了法莫赛特。2013年,美国FDA正式同意索非布韦用于医治缓慢丙型肝炎,吉祥德公司随即将它推向市场。除了索非布韦,还有另一种药物雷迪帕韦同样是经由仿制子体系挑选得到,但针对的靶标是丙肝病毒的另一种蛋白质NS5A。这两种药物联用,只需通过8至12周的医治,94%至99%的患者都能铲除病毒,完全康复,并且副效果极低。

丙肝医治特效药的诞生进程充分说明,成功的转化医学研讨和药物开发离不开坚实的根底研讨。研发抗丙肝病毒药的巨大成功,为人类消除丙型肝炎带来了曙光。2016年,世卫安排拟定了防备和医治左右开弓,到2030年在全球根本操控乙型肝炎和丙型肝炎的规划。

关于丙型肝炎来说,因为短少有用的疫苗,完结这一方针的要害在于广泛开展病毒核酸检测,找到缓慢患者,特别是无症状病毒带着者,活跃进行抗病毒医治。一个没有丙型肝炎的新世界现已呈现在地平线上。这一夸姣愿景的完结,将为丙肝研讨人员近半个世纪的艰苦尽力建立一座丰碑。这一集体的三位出色代表——阿尔特、霍顿和莱斯——荣获2020年的诺贝尔生理学或医学奖,自是实至名归;但是每一奖项每年最多三人获奖的规则,不免构成遗珠之憾。

在此之前的2016年,巴腾许拉格、莱斯和索非亚因为对丙肝病毒体外仿制体系及医治药物作出了出色奉献,一同取得拉斯克临床医学奖。颁奖仪式上,莱斯共享了他知道的一个家庭的故事。二十年前,这家一个幼小的女儿不幸感染了丙型肝炎。配偶二人不知是否应让爱女承受副效果严峻且效果不确认的搅扰素医治。苦楚纠结之中,他们找到莱斯,咨询定见。最终配偶二人决议暂缓医治,等候新疗法的面世。就在拉斯克奖颁奖仪式的前一周,这对夫妻来信恭喜莱斯获奖,一起向他报喜:他们的女儿通过新一代抗丙肝药物的医治,现已康复,成婚,家庭幸福,有了个一岁半的女儿,并且正怀着第二胎。“作为一个从事根底研讨的科学家,没有一项奖励比这更大,来得更出其不意。”莱斯动情地说。

莱斯的真情披露,代表了广阔丙肝病毒研讨人员的心声。

首要参考资料

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2016 Lasker Clinical Medical Research Award. http://www.laskerfoundation.org/awards/show/hepatitis-c-replicon-system-and-drug-development/.

其他参考文献

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