吴艳花 王培刚 安 静

(首都医科大学基础医学院病原生物学系，北京 100069)

2020年10月5日，瑞典卡罗琳斯卡医学院将2020年诺贝尔生理学或医学奖分别授予美国病毒学家哈维·奥尔特(Harvey J.Alter)、查尔斯·赖斯(Charles M.Rice)以及英国生物学家迈克尔·霍顿(Michael Houghton)，以表彰他们在血源性肝炎的研究中的“决定性贡献”，即鉴定出一种新型病毒——丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)。HCV是有包膜的单股正链RNA病毒，属于黄病毒科丙型肝炎病毒属。HCV感染呈全球性分布，主要经血或血制品传播。HCV感染的重要特征是易于慢性化，如未及时治疗，急性期后约有50%～80%发展为慢性感染者，其中15%～30%可进一步发展为肝硬化和原发性肝细胞癌[1]。3位获奖者的发现，揭示了慢性肝炎的病因，使得血液筛查HCV成为可能，消除了许多地区的输血后肝炎，极大地改善了全球健康状况；同时，他们的发现也极大地推动了针对丙型肝炎的抗病毒药物的快速研发，为根除世界人口中HCV感染带来了希望。本文就获奖科学家及其成就和深远影响做一简要介绍。

1 哈维·奥尔特(Harvey J.Alter)简介及主要成就

1.1 哈维·奥尔特简介

哈维·奥尔特(图1)1935年生于美国纽约，1956年获罗彻斯特大学文学学士学位，4年后又在该校获医学学位。1961年，哈维·奥尔特在美国国家卫生研究院(National Institutes of Health,NIH)担任临床助理。1963年与后来的诺贝尔奖得主巴鲁克·布伦博格(Baruch Blumberg)共同发现了乙型肝炎病毒的表面抗原-即澳大利亚人抗原。1969年担任NIH临床中心的输血医学系高级研究员。因其在HCV发现方面的卓越贡献，哈维·奥尔特获2000年拉斯克临床医学研究奖和2013年盖尔德纳国际奖。

图1 Harvey J.Alter

1.2 哈维·奥尔特的主要成就

20世纪60年代，美国绝大多数血液来自于有偿献血者，而外科手术需要接受输血的患者当中，近半数出现肝炎症状。1964年，美国科学家巴鲁克·布伦博格和哈维·奥尔特首次在澳大利亚土著人血液中发现了澳大利亚抗原即乙肝病毒表面抗原[2]，并明确了此抗原与乙型肝炎的相关性。此后美国开始重视对血液的筛查，输血后肝炎因此显著减少。由于这一发现，巴鲁克·布伦博格获得了1976年诺贝尔生理学或医学奖。这一研究成果对后来的HCV的发现，起到了重要的推动作用。

1970年，哈维·奥尔特及其同事研究输血后肝炎发病率时发现：排除乙肝阳性献血者和商业因素后，仍有3.7/1 000的病例发生了输血后肝炎，提示除乙肝病毒外还有其他病原体引起输血后肝炎[3]。1973年，甲型肝炎病毒被发现[4]。在排除甲型肝炎病毒在输血相关性肝炎发病中的作用后，哈维·奥尔特指出,这些输血后肝炎是独立于甲型和乙型肝炎的另外一种类型的肝炎[5]。1978年，哈维·奥尔特和他的同事们发现，将此类肝炎患者的血液输给黑猩猩，可引起与人类疾病相似的症状[6]，进一步研究发现未知的病原体具有病毒的特征。于是，哈维·奥尔特将其定义为“非甲非乙型肝炎” (“non-A,non-B” hepatitis)即后来的丙型肝炎。在探究“非甲非乙型肝炎”病原体的道路中，哈维·奥尔特历经曲折，曾以“只见乙肝表面抗原，不见森林”的小诗表达自己忧郁失望的心情，“我想我将永远看不到，非甲非乙病毒的面貌，只知它要去肝脏里找，但我怎么都找不着；我们总是怪罪这种病毒，但名字外我们所知一无，抗原或DNA都检测乏术，找到它我们没有思路”。在小诗的最后，哈维·奥尔特祈求天上的“肝脏之神”保佑，尽快找到这种病毒。因此，哈维·奥尔特也被誉为爱写诗的科学家。

2 迈克尔·霍顿(Michael Houghton)简介及主要成就

2.1 迈克尔·霍顿简介

迈克尔·霍顿(图2)出生于英国，生物化学家。1972年于东英吉利大学获学士学位，1977年在伦敦大学国王学院获生物学博士学位。1982年，迈克尔·霍顿就职于G.D.Searle &Company(现为辉瑞制药子公司)，随即成为希龙公司非甲非乙型肝炎部主管。目前为加拿大卓越研究员计划病毒学研究员、加拿大阿尔伯塔大学教授，并兼任李嘉诚应用病毒学研究所所长，主攻病毒学。2000年，霍顿与奥尔特共同获得拉斯克奖。2013年，霍顿与奥尔特再次获盖尔德纳国际奖，但因奖项没有颁发给他的两名重要合作者，霍顿拒绝领奖。

图2 Michael Houghton

2.2 迈克尔·霍顿的主要成就

在哈维·奥尔特及其同事发现 “非甲非乙型肝炎”具有传染性，且进一步发现该未知的病原体具有病毒特征之后，科学家们投入大量精力，按经典病毒学方法进行病毒分离，然而在其后的十几年研究中一无所获。20世纪80年代后，随着分子生物学技术的迅速发展，科学家在 “先看到病毒，再研究其核酸和蛋白”的传统研究未果的情况下，改变研究策略：从核酸研究着手。迈克尔·霍顿和他的同事利用分子生物学的方法提取了感染黑猩猩血液中的病毒基因片段，进行克隆，并利用患者血清来鉴定。当时分子生物学技术刚刚起步，利用这种新兴的、尚不成熟的技术克隆未知病毒基因组面临极大挑战。最终，他们在100多万个克隆中发现了一个阳性克隆。序列分析表明，这是一种新型的RNA病毒，可以编码数种结构蛋白C、E1、E2和非结构蛋白NS1-NS5B，与黄病毒家族有较近的亲缘关系。1989年，该病毒被正式命名为丙型肝炎病毒[7]。HCV的发现是病毒学研究史上第一个在没有看到病毒颗粒的条件下被确认的人类病毒。病毒抗原分子克隆技术的建立为进一步生产针对HCV的抗体,进而研发诊断试剂提供了支撑。另外，此项研究把发现新病毒及检测病毒的技术从细胞水平推进到分子水平，故具有重要的里程碑意义。

3 查尔斯·M·赖斯(Charles M.Rice)简介及主要成就

3.1 查尔斯·赖斯简介

查尔斯·赖斯(图3)，美国病毒学家，1952年出生于美国萨克拉门托。1974年，在加利福尼亚大学戴维斯分校获动物学学士学位；1981年，获加州理工学院博士学位。1986年在圣路易斯的华盛顿大学医学院担任助理教授，2001年晋升为教授。现为美国洛克菲勒大学的教授。其主要致力于HCV的研究。自2001年起，查尔斯·赖斯兼任美国食品药品监督管理局、美国国家卫生院和世界卫生组织委员。2016年获拉斯克奖。

图3 Charles M.Rice

3.2 查尔斯·赖斯的主要成就

根据科赫法则：要证明HCV是不明原因输血后肝炎的病因，除了以上研究者的发现——即在每一病例中均出现相同的病原体基因片段、而在健康者体内均不存在之外——还需要证明用这种病原体的纯培养物接种健康而敏感的动物能够引起相似的临床症状，并且还能从受试发病的动物中分离获得该病原体。这个要求对于难以培养的HCV来说极为困难，因为科学家不得不面对HCV只有基因而没有纯化病毒颗粒的困境。此前从未有研究尝试单纯利用病毒基因组去满足科赫法则，然而查尔斯·赖斯及其同事接受了这个挑战，他们利用基因工程的方法，将包括病毒复制关键区域的HCV基因组RNA注射到黑猩猩的肝脏中，结果在血液中顺利检测到了病毒，并观察到与慢性肝炎患者类似的病理变化，由此获得了HCV正是引起不明原因输血后肝炎的病原体的铁证[8]。

4 HCV的发现为抗病毒药物和疫苗的研制奠定了基础

HCV在发现后的很长一段时间，其体外培养一直难以实现，这使得抗病毒药物研发举步维艰。1997年查尔斯·赖斯在黑猩猩体内证实HCV基因组RNA直接具有感染能力，为HCV的药物筛选指明了方向。查尔斯·赖斯在此基础上建立了HCV复制子系统，而Bartenschlager则在两年后找到了适合HCV复制的细胞模型[9]。从此，HCV药物的研发蓬勃发展。2011年以来，以NS3/4A、NS5A、NS5B的蛋白酶抑制剂、宿主靶向药物等多种作用机制不同的新型直接抗病毒药物(direct antiviral agent,DAA)为代表的抗HCV 药物的陆续上市，使得丙肝药物研发成为抗病毒药物研发最成功的案例之一。2013 年 12 月，NS5B的抑制剂索菲布韦(Sofosbuvir)获得美国食品药品监督管理局批准，它展示的高病毒清除率和高治愈率(95%～99%)，使HCV的彻底治愈成为可能(图4)。这款效果堪称奇迹的丙肝治疗药物被誉为当代公共卫生领域最重要的成就之一。不过，由于名额有限，本次诺贝尔生理学或医学奖获得者未能包括索菲布韦的发明者Michael J.Sofia博士，不能不说是一个遗憾。

图4 HCV研究史上的重大科学事件时间轴HCV：hepatitis C virus;FDA:Food and Drug Administration.

5 展望

2020年诺贝尔生理学和医学奖三位获奖者的发现，揭示了输血性不明原因慢性肝炎的病因，这为完善血液筛查项目、遏制HCV蔓延提供了理论指导，也为研发抗病毒药物奠定了技术基础，并为最终拯救数百万人的生命开启了希望之门。

不过，本届诺贝尔生理学和医学奖的意义不止于此。2020年是必将被记入医学史的年代，新发的未知传染病已经成为人类健康面临的最严重挑战之一。作为第一种在未观察到有形颗粒的情况下利用基因测序技术确认的病毒，HCV的发现无疑具有里程碑式的意义。今天的基因测序技术与三十年前已不可同日而语，宏基因组测序能够一次性鉴定出上千种未知病毒的基因序列，也使得我国科学家在新型冠状病毒出现不到一个月的时间内就完成了全基因组测序工作。不过在三十年前，测序技术每次还只能读出几十、几百个碱基的年代，就有科学家们利用这一新兴技术，在星辰大海般的克隆中寻找未知病毒的基因，我们不能不对他们敏锐的眼光和坚定的勇气表示钦佩，也不得不对基因的力量表示敬畏——它必将成为未来战胜新发传染病的主力，使一切神秘的病毒都无处躲藏。