丙肝病毒如何发现? 丙肝病毒的发现 人们对丙肝的认识始于20世纪70年代末。 1.奥尔特发现一种新型肝炎病毒 奥尔特(HarveyJamesAlter)是一位内科医生和病毒学家,他于年代加入美国国立卫生研究院(简称NIH)参与血库质控工作,以减少肝炎通过输血传染。 奥尔特在工作中发现,尽管去除了乙肝病毒,输血仍可导致很大比例的肝炎发生,对这些感染患者进行甲肝和乙肝病毒检测,结果也均为阴性,从而否定了病毒漏检。 年,奥尔特将这种新型肝炎命名为“非甲非乙肝炎”,为慎重考虑并未直接称丙肝。奥尔特与他人合作借助黑猩猩进行实验,进一步证明了导致这种肝炎的病毒是一种新型病毒。 2.霍顿确认丙肝病毒(HCV)遗传信息 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。 年,美国凯龙(Chiron)制药公司的迈克尔·霍顿(MichaelHoughton)领导的研究团队和疾控中心布拉德利(DanielW.Bradley)合作,借助一种新的分子生物学技术,采用分子克隆的方法发现了一种新型病毒,终于识别出了丙型肝炎病毒,并称为丙肝病毒(HCV)。 由于无法提纯血液中的丙型肝炎病毒颗粒,也无法在体外培养,霍顿等人转而尝试直接分离血液中的病毒基因组。 他们用一只受感染的黑猩猩的血液(血细胞已被清除),建立起了一个遗传物质库,然后把这些基因片段植入万个噬菌体中。被这些噬菌体感染的细菌,就能够合成目标病毒的蛋白质片段。 另外,他们又获得了一个已经对神秘病毒产生抗体的患者的血清样本。在和上述细菌接触后,血清中的抗体识别出了由细菌表达的病毒蛋白片段。利用这种方法,他们终于追溯得出了编码这些蛋白的病毒基因序列。通过这些当时刚刚诞生的技术,霍顿的团队理清了病毒基因组的几乎所有序列。 HCV的发现是丙肝研究史上第一次突破,不久就建立了HCV病毒检测方法,最大程度地避免了疾病的传染。年,血库开启常规丙肝测试,年进一步启用高灵敏检测方法,从而使HCV基本从血库中消除,减少了丙肝通过输血传播。 HCV病毒的发现虽可减少传染机会,但并未从根本上消除丙肝,而疫苗和药物的开发才是根本,若想解决这些问题首先需对这一新型病毒有全面的了解。 3.莱斯证明HCV导致丙肝 美国著名病毒学家莱斯(CharlesRice),90年代初着手研究HCV的基本特征和生存模式。 初期,莱斯小组发现HCV难以在黑猩猩肝细胞中增殖的原因在于其基因组部分特殊结构未被完全认识,经过弥补这些缺陷,他们最终于年首先在黑猩猩体内实现了HCV的大规模制备,为认识这种新型病毒打开了一扇大门。然而,由于黑猩猩饲养和费用等诸多问题,不适宜做大规模研究,因此很有必要开发更为简易的HCV培养系统。 经过多次尝试,最终于年在莱斯发现的基础上开发出了一种可在人肝癌细胞内进行繁殖的HCV体外培养系统,极大地简化了实验操作。由于可从体外培养的肝癌细胞中快速获取大量HCV,因此,极大地推动了HCV的各项研究。 丙型肝炎病毒的特点 丙型肝炎病毒基因组被破译后,科学家发现这是一种属于黃病毒科(Flaviviridae,寨卡病毒和登革热病毒都属于此科)的小型RNA病毒,为单股正链RNA,而且它们仅仅编码10种蛋白质。 目前公认的传播途径有:输血和血液制品传播,包括不洁采血、输血以及血液透析等;静脉用药传播,包括静脉吸毒等;性传播;母婴传播;另外,还有10-30%的病人传播途径尚不明确。 丙肝病毒结构模式图 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。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。 因为病毒都非常小,所以它们可以在肝细胞内快速复制。一个感染者体内每天都会复制产生1万亿个新病毒,而这些病毒之间还存在细微的差异。 面对病毒的庞大数量和变异性,宿主的防御机制很快就溃败了。为了让免疫系统重整旗鼓,清除那些受感染的肝细胞,必须要找到能阻止病毒无休止复制的方法。一开始,研究人员拿丙型肝炎病毒一点办法也没有,因为无法在体外的肝细胞中培养这些病毒。此外,研究人员仅在一种模式动物——黑猩猩身上,重现了丙型肝炎病毒的感染过程。 不过,在研究病毒复制的过程中,研究者有了两个令人振奋的发现。 首先,丙型肝炎病毒主要感染肝脏,药物很容易通过口服的方式到达这个器官。 其次,与乙型肝炎病毒及艾滋病毒不同,丙型肝炎病毒只存在于细胞质中,不会常驻在细胞核或者细胞的基因组中。由于这两个特点,我们有可能在人体内彻底清除丙肝病毒。 丙肝病毒寄生过程示意图 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次干扰素-α(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(选修3教材上所说的基因工程药物)。 这种治疗方案存在诸多问题,如治愈率低、易复发、耐药性大、副作用多等。尽管存在这些不足,但在“无药”可用的状况下,作为权宜之计采用,并成为随后二十余年标准的治疗模式,直到新药诞生。 此次诺奖的意义 这三位科学家的卓越工作,以及众多科学家的努力,这个病毒病从最初发现、病毒鉴定、序列公布、组织培养到现在完全可以治愈,体现了科学技术的发展和病毒学对人类的贡献。对新型冠状病毒的研究是一种鼓舞。 这次的研究获奖对病毒性疾病的药物治疗研究意义重大,也是对长期从事病毒学研究者的巨大鼓励。 长期以来,病毒性疾病真正能够用药物治愈的不多,有效的药物少,非常困难。而莱斯最早建立了丙型肝炎病毒在细胞中的复制模型,使药物研究成为可能。此次获奖成果证明,通过技术研究,药物还是非常重要的。(以上内容参考《知识分子》、《科研圈》