醫藥生物技術 | 揭秘未知的罪魁禍首——非甲非B型肝炎背後的故事

2020-12-07 澎湃新聞

2020年10月5日 ，諾貝爾生理學或醫學獎頒給了哈維•阿爾特（Harvey J. Alter）、麥可•霍頓（Michael Houghton）和查爾斯•賴斯（Charles M. Rice）教授，獲獎理由是因發現C型肝炎病毒。

大家知道，病毒性肝炎有五型，甲型和戊型肝炎主要經由糞口傳播，乙、丙、丁型主要經由血液傳播。其中，C型肝炎病毒是導致C型肝炎的病原體。那麼它是如何被發現的呢？

B肝表面抗原篩選無效？未知肝炎成因不明

在B肝病毒被發現以後，很多國家的血庫都對供血者實行了強制性的B肝表面抗原篩選，希望藉助此措施降低輸血後肝炎的發病率。然而事實並沒有像人們期待的那樣，輸血後肝炎依舊時常發生。

直到1970年代末，哈維•阿爾特（Harvey J. Alter）等人終於確定，除了B型肝炎之外，還存在其它類型的肝炎，也可通過血液傳染。由於當時還不了解它的病原體是一種還是多種，所以哈維籠統地稱之為非甲非B型肝炎。

同時，他們還將非甲非B型肝炎患者的血清注射到最接近人類的靈長類動物——黑猩猩體內，也會引發非甲非B型肝炎。這表明黑猩猩可以作為非甲非B型肝炎的實驗動物模型。科學家們通過陶瓷濾器將患者血清中可能含有的細菌濾除，發現過濾後的血清仍然能使黑猩猩致病，以此確定了病原體應當是一種（或幾種）病毒，而非細菌。

撥開迷霧，基因揭示C型肝炎病毒

1982年病毒學家霍頓（Michael Houghton）教授開始主持非甲非B型肝炎病原體的研究。按照傳統策略，尋找病原體的最好辦法是首先找到該病原體所產生的蛋白，但經過多人、長時間的工作，實驗均宣告失敗。於是他決定採用在當時剛剛發展起來的基因克隆方法，直接尋找病毒的遺傳物質——核酸（DNA或者RNA）。

霍頓將一份被注射非甲非B肝炎患者血漿而患病的黑猩猩的血漿，用超速離心分離出核酸，再將RNA轉化成DNA，並與經過切割的λ噬菌體載體混合，使之形成重組DNA分子，得到基因文庫。該文庫含有大約幾百萬個噬菌斑，其中包含大量的重組DNA分子，每個分子帶有一個外源基因的插入片段。

他們用針對非甲非B型肝炎病毒蛋白質的抗體，從這幾百萬個菌落中去釣出那些含有病毒蛋白質的噬菌斑，找到病毒基因。經過幾次失敗，他們分離出6個可能帶有外源基因的重組噬菌體。

其中是不是有帶有病毒基因的重組噬菌體？

後續的測試將這6個克隆的基因一個接一個地排除……輪到最後一個克隆基因了，實驗記錄本上的編號是5-1-1。奇蹟發生了，該噬菌斑竟然並非來源於黑猩猩宿主的基因組，而是一個前所未知的基因，極有可能就是新病毒！

隨後的6個月裡進行的一系列測試終於沒有令人失望。5-1-1號克隆的確來自一種新病毒的RNA。雖然只是病毒基因組的一小段，但這足以讓人們感到興奮。他們再接再厲，很快就以這個小片段作為突破點，從基因文庫中把與它重疊的新病毒RNA片段逐一找到，拼接成完整的病毒RNA。霍頓將新病毒正式命名為C型肝炎病毒。

霍頓的工作之所以意義重大，不僅在於他發現了一個臨床醫學上十分重要的新病毒，還在於他開創了一條搜尋未知病原體的全新途徑，啟迪了其他新病原體的發現。

基因工程助力，開發C型肝炎診斷試劑

發現C型肝炎病毒以後，霍頓團隊當即利用基因工程的方法，將病毒基因轉移到大腸桿菌和酵母菌中，製造出病毒蛋白質 ，將其作為抗原，來檢測血液中是否存在針對它們的抗體。他們發現，這樣的抗體只存在於患有C型肝炎（即非甲非B型肝炎）的黑猩猩血清中，而不在患有甲型或B型肝炎的黑猩猩血中。這表明，這樣製造出來的病毒蛋白質可以用來製作作為[y1] C型肝炎的診斷試劑！

1990年，C型肝炎診斷試劑被美國食品藥品管理局（FDA）正式批准，並用於美國血庫供血者的篩選。

構建病毒基因組，C肝病毒終得證實

儘管霍頓得到的C肝病毒基因克隆為開發C肝檢測試劑鋪平了道路，但要想證明這一新病毒的確是非甲非B型肝炎的病原體，還必須將克隆的病毒基因組接種到黑猩猩中，看一看是否能引起非甲非B型肝炎。

1996年，萊斯教授（Charles Rice）試圖進行這一工作，但是沒有成功。通過實驗分析，他發現C肝病毒RNA分子的末端有個特別的結構，在被克隆的C肝病毒基因組中丟失了。萊斯構建了新的C肝病毒基因組克隆，將RNA分子末端的這個結構添補回去，並將這個「完整」的病毒RNA注射到黑猩猩肝臟內，但黑猩猩依舊沒有得肝炎。

萊斯進一步研究發現，克隆得到的C肝病毒基因組中有一些突變。他分析比較了一大批克隆得到的病毒RNA分子，找到每一個存在變異的位點，並在這個位點上選用最普遍的公用核苷酸來嘗試修正突變造成的變異，最終構建出C肝病毒的一個「共有基因序列」。當把把[y2] 這個新構建的C肝病毒注射到黑猩猩體內後，果然引發黑猩猩患肝炎！這一重要突破不僅坐實了C肝病毒就是非甲非B型肝炎的病原體，而且為C肝病毒的分子生物學研究奠定了基礎。

到此，C肝病毒的發現終於可以圓滿地畫上句號了。

從哈維•阿爾特教授命名非甲非B型肝炎，到霍頓教授克隆出C肝病毒基因，再到萊斯教授將該病毒注射給黑猩猩使其患上C型肝炎，證明所克隆出的C肝病毒確實可以引起C型肝炎，組成了一個完整的故事，也為人類探索病毒的奧秘提供了很好的範例。

作者：藥葫蘆娃醫藥生物技術科普組

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原標題：《醫藥生物技術 | 揭秘未知的罪魁禍首——非甲非B型肝炎背後的故事》

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