一场终结丙肝病毒危害人类的接力跑

宰文静 张扬 袁正宏

2020年10月5日，2020年度诺贝尔生理学或医学奖揭晓，美国病毒学家阿尔特（H. J. Alter）、加拿大病毒学家霍顿（M. Houghton）和美国病毒学家莱斯（C. M. Rice）因“发现丙型肝炎病毒”，荣获诺贝尔生理学或医学奖。

丙型肝炎病毒（hepatitis C virus， HCV）隶属于黄病毒科（Flaviviridae），是一种有包膜的单股正链 RNA病毒。丙型肝炎病毒主要感染人肝细胞，干扰肝细胞内蛋白质的合成，引起肝细胞结构及功能改变，同时引发一系列免疫病理反应，是引起慢性肝炎、肝硬化及肝细胞癌的主要原因之一。HCV传播方式主要包括血液传播、母婴垂直传播和性传播，至今仍无有效的疫苗可以预防其感染。丙型肝炎病毒的感染，给全球带来了沉重的卫生负担，全球感染率为0.5%—2.3%， 每年新发丙型肝炎病例300万—400万。目前全世界有7100万人患有慢性丙型肝炎，我国一般人群HCV感染率为0.43%， 约有1300万人呈抗HCV阳性， 是世界上HCV感染人口数最多的国家。

丙型肝炎病毒的发现，为丙肝诊断方法的开发和研究提供了基础，也进一步推动了新型抗病毒药物的研发，使丙肝治愈成为可能。

阿尔特：曾与诺奖失之交臂

从第二次世界大战开始，输血后肝炎是什么病原引起的，又是如何传播的，一直是个谜；只知道这与拥挤和卫生条件差等有关。科学家怀疑罪魁祸首是病毒，但病原一直不清楚。直到1964年，布隆伯格（B. S. Blumberg）與阿尔特在共同研究输血后肝炎与血清蛋白遗传关系时发现，多名输血患者的血清可与澳大利亚土著人的血清发生反应，随后将这种可与澳大利亚土著人血清发生中和反应的抗原称为“澳大利亚抗原”，简称“澳抗”，即现在熟知的乙肝表面抗原。

之后，阿尔特离开美国国立健康研究院（NIH）去往华盛顿大学从事他所热爱的临床工作，布隆伯格则去了福克斯切斯癌症中心（Fox Chase Cancer Center）继续从事“澳抗”与输血后肝炎相关的研究，这项工作也直接导致血清性肝炎的病原之一——乙型肝炎病毒（HBV）的发现，随后应用血清来源和基因工程表达的表面抗原制备疫苗，成功预防了大部分感染。布隆伯格也因为发现澳抗的工作分享了1976年度诺贝尔生理学或医学奖。而阿尔特却与诺奖失之交臂，之后他谈到错失诺奖时说到，“澳大利亚抗原是一个有趣但不重要的发现，很容易就被弃置一旁，但布隆伯格没有放过它……我仍然记得他写满了一整墙的研究思路，一个假设失败了，他就换一个新假设。他的想法从未枯竭，也从未灰心丧气；他的坚韧和热情成为我后来对非甲非乙型肝炎研究的典范。”

虽然错失了1976年的诺贝尔奖，阿尔特与肝炎病毒之间的故事并没有结束。“澳抗”的发现及据此建立的血液筛查方法，并没有完全阻断输血后肝炎的传播，仍有大量不明原因的病例存在。甲型肝炎病毒的检测也在此时发展起来，但也被证实并非这些输血后肝炎的病因。

1969年，阿尔特再次回到NIH进行输血后肝炎的研究，他和同事认为一种未知的感染源可能导致输血后慢性肝炎的传播，通过实验证实这些肝炎患者的血液可致黑猩猩感染，黑猩猩也是除人类之外唯一易感的宿主。随后的系统性研究发现，该未知感染源具有病毒的特征，由此定义了一种新的、独特的慢性病毒性肝炎，即“非甲非乙型肝炎（NANBH）”[1，2]。在此期间，阿尔特也并非一帆风顺。之后长达15年的时间里，阿尔特和团队都未能窥见“非甲非乙型”肝炎病毒的真容，为此他甚至赋诗一首，“只见抗原踪，难觅病毒影”。但是他们通过增加输血检测指标，将输血后病毒性肝炎的感染率从33%降低至4%，并为病毒的发现留下了重要的原材料——黑猩猩中培养繁殖的“非甲非乙型”肝炎病毒的感染血清，这些血清为后来丙型肝炎病毒的发现打下了坚实的基础。阿尔特的研究经历提示我们，做科研总会遇到各种各样的问题，需要我们勇于坚持、不断创新，才能最终有所突破。

霍顿：拒绝领奖

新型病毒性肝炎的提出促使全世界的科学家们开始尝试寻找这种病原体，曾尝试使用各种方法包括组织培养法、电子显微镜法和血清学鉴定等，致力于分离鉴定这种新型肝炎的病原体，最后均告失败。很多医药公司也参与了这项研究。1982年，美国凯隆（Chrion）公司开始支持大规模的研究计划来解决这一难题。当时供职于凯隆公司的霍顿，以及任教于美国疾病控制与预防中心的病毒学家布拉德利（D. Bradley），开始采用多种传统方法寻找这种病毒，但都一无所获。

1985年，霍顿在其同事郭劲宏的建议下，开始尝试当时被认为风险太大的分子生物学方法来开展工作，一起参与该研究工作的还有同事朱桂霖。经过4年的努力，在筛选了几千万个重组基因细菌克隆之后，终于在1989年成功地从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。通过克隆的基因组鉴定表明，该病毒是一种与黄病毒家族相关的RNA病毒，他们将其命名为丙型肝炎病毒，这是第一个采用分子生物学方法分离和鉴定的病毒[3]。在此基础上，他们证实80%—90%的非甲非乙型肝炎是由丙型肝炎病毒造成的；并建立了新的血液筛查方法，极大降低了输血性肝炎的传播。霍顿在后来的回忆中说到；“我们的整个过程持续了7年之久（从1982年算起），这实在是对智力与实验操作的一场巨大挑战。”

在当时的条件下做出如此重大的成果，各种荣誉也就接踵而至。为表彰其对丙型肝炎病毒的研究工作，1992年，由美国血库协会设立的卡尔·兰德斯坦纳（Karl Landsteiner）奖授予霍顿等5位重要贡献者。1993年，霍顿和布拉德利两人被授予罗伯特·科赫（Robert Koch）奖，霍顿要求基金会将郭劲宏和朱桂霖的名字也加入到获奖名单中，却遭到拒绝。2000年，素有“诺贝尔奖风向标”之称的拉斯克临床医学研究奖（Albert Lasker Basic Medical Research Award），也同样表彰了“发现丙型肝炎病毒”这一科研成果，该奖项被认为是仅次于诺贝尔生理学或医学奖的医学界最高荣誉，但该奖项只颁给了阿尔特与霍顿二人。

2013年，当有“小诺贝尔奖”之称的盖尔德纳奖（Gairdner Awards）基金会决定授予霍顿、布拉德利与阿尔特三人科学奖时，霍顿决定不再沉默，放弃了这一奖项。他认为自己的成果完全是与郭劲宏和朱桂霖两人合作共同完成的，自己并没有在其中扮演任何特殊的角色，故不能代表他们获得任何有关丙型肝炎病毒的荣誉。这也是该奖项创立以来首次出现获奖者拒绝授奖并谢绝接受10万加元奖金的情况。对此，霍顿回忆，“郭劲宏和朱桂霖是我们发现新型病毒工作中必不可少的两位。有人认为他们受雇于商业公司所以不能获奖，我想说大科学时代需要大团队，但这类主要发现者却被认为与研究无关，而与荣誉失之交臂的事件已经屡见不鲜。无论是我还是他们二人，都认为学界应对其贡献予以正视，类似之前的科赫奖与拉斯克奖的事件绝不能再次上演了。”

由于同一课题获奖人数被限定为三人，郭劲宏和朱桂霖无法同时被授予奖项。对于由于授奖机制造成的错误，霍顿出于对同事及科学的尊重，果断地选择了急流勇退。这种尊重同行及合作者、尊重他人科学贡献的行为本身，已经为后继者提供了正确的导向，为科学殿堂提供了可靠的基石，值得称颂。

现代科学研究是一项群体推进的事业，每一项研究成果都离不开同行的科学劳动和智力贡献，每一位科学工作者都应该承认并尊重同行的劳动成果，公平对待他人的原创性工作及思想，开诚布公地进行学术交流，谦虚谨慎地对待荣誉和利益，坦诚直率地进行学术辩论。

莱斯：给丙肝病毒以“生命”

丙型肝炎病毒基因发现以后，科学家们都关心一个新的问题，丙型肝炎病毒是否能单独导致肝炎？根据“科赫法则”（Koch’s postulates），想要确定一种疾病是由某种微生物的感染所引起，要满足以下几个条件：在每一病例中都出现相同的微生物，且在健康者体内不存在；用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的宿主，同样的疾病会重复发生；从试验发病的宿主中能再度分离培养出这种微生物来等。因此，科学家们必须明确克隆病毒能否复制并导致疾病。

在先前的研究中，人们发现许多病毒的RNA本身也具有感染性，只要将病毒RNA转入宿主细胞，就会启动病毒的自我复制过程。HCV是否也同样如此呢？科学家们满怀期待地将丙肝病毒的RNA注入细胞，等待着它们自我复制。然而结果让他们失望，这一常规手段在HCV上并不奏效。无数科学家想要攻克这一难题，给丙肝病毒以“生命”。1996年，莱斯察觉到克隆的病毒序列不能成功复制，可能源于克隆基因组并非病毒的完整基因组，还缺少3’末端序列。经过无数次尝试，莱斯及团队成功克隆出丙型肝炎病毒基因组3’末端序列[4]。之后，他们进一步比较了大量从患者体内分离出的丙肝病毒RNA，并找到它们的“共有序列”，将之组装成完整丙型肝炎病毒基因组后，1997年他们在黑猩猩模型中证实，重新克隆的完整的丙型肝炎病毒基因组RNA，能在黑猩猩肝脏内复制并导致肝炎[5]，由此提供了重要证据，表明仅丙型肝炎病毒就能导致肝炎。

1999年，巴通施拉格（R. F. W. Bartenschlager）对丙肝病毒的“共有序列”进行了进一步的删减，只保留了病毒复制所需的最少信息，由此获得了首个HCV亚基因组复制细胞系[6]。莱斯在此基础上进一步通过引入适应性突变，建立了高效HCV亚基因组复制子。在此基础上，日本、美国等多位科学家共同合作建立了HCV细胞感染系统[7]。丙型肝炎病毒体外复制系统的建立，为研究其复制机理提供了高效的工具，促进了HCV感染细胞受体和辅助因子的发现，以及HCV病毒蛋白结构与功能研究，也进一步推动了新型抗病毒药物的研发，使丙肝治愈成为可能。

总结上面的工作可以看出，HCV的发现像一场接力跑：阿尔特提出一种未知病毒是输血后慢性肝炎的病因；霍顿采用一种新策略完成了该新型病毒的序列分析，并鉴定其为丙型肝炎病毒；莱斯则提供了最终的证据，表明仅丙型肝炎病毒就能导致肝炎。这些工作现在回头看起来好像是一个简单的研究过程，但在当时科研条件并不很好的情况下，实施起来是非常艰难的。其无论在研究方法还是思路上，都具有开创性。

丙型肝炎病毒研究历程的启示

发现丙型肝炎病毒的研究提示我们：探索临床上不明原因的现象及诊治难题，永远是医学和生物医学研究最大的动力和突破的方向；现代分子生物学的理论和技术已成为病毒及疾病研究的重要手段；多学科和团队合作，特别是如分子生物学、细胞生物学、遗传学、免疫学与病毒学理论和技术相互渗透，是丙型肝炎病毒研究取得突破的关键；大量科学家和药物研发企业等的通力合作是从实验室到临床的重要一跃。科研是一个长期且艰难的追求卓越的过程，需要我们敢于质疑、勇于创新、求真务实、尊重同行。

发现丙型肝炎病毒的工作获得诺贝尔奖，似乎预示人类与丙型肝炎病毒的斗争已经进入尾声，但科学家的努力还没有结束，HCV的许多研究领域仍值得深入探索。虽然直接抗病毒药物能够有效地治愈慢性HCV感染，但治愈后患者仍存在再感染的可能。预防性疫苗是彻底切断HCV传播的最有效途径，但HCV容易变异，这给疫苗开发工作带来了复杂的挑战。此外，在全球推广丙肝的直接抗病毒治疗依然任重道远。世界卫生组织的194个成员国在2016年5月28日集体宣布，要在2030年前消灭乙型和丙型肝炎。这对于那些乙型和丙型肝炎病毒肆虐的国家而言，是一个相当艰巨的目标。面对丙肝病患的医疗需求，需要继續投入研发力量，同时也需要进一步降低研发成本，让好医好药尽早惠及全球病患，终结丙肝的工作继续在路上。

目前，除了HCV外，其他正链RNA病毒感染，如寨卡病毒、登革病毒、冠状病毒，以及引起慢性感染的乙肝病毒等等，仍缺乏有效的药物治疗。目前攻克HCV所获得的成功或许可以为其他病毒病的研究提供灵感和启发。值此新冠病毒肆虐之际，HCV研究历程提示我们，专注基础研究能引领学科和业界的突破，为最终战胜病毒引起的疾病（如慢性乙肝，新冠肺炎等）打下坚实的基础。

人类与病毒的交锋过去是，现在是，未来也仍会是一场漫长的博弈，从被动承受到主动出击，再到共赴未来，科学是最有力的武器。我们要永不停息地坚持接力跑下去，尊重科学、坚持协作、命运与共。

[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.

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