為何發現丙肝病毒用了20多年,而發現新冠病毒只用了一週?
2020年10月07日10:16

  來源:科普中央廚房

  2020年首個諾獎授予了經曆20餘年發現丙肝病毒的三位科學家。得益於技術的進步和前人的積累,今年新冠病毒被“發現”沒這麼艱難。

    正當全世界與新型冠狀病毒進行惡鬥時,今年的諾貝爾生理或醫學獎頒發給了丙肝病毒的三位發現者。

2020年諾貝爾生理或醫學獎宣佈現場(來源於網絡)
2020年諾貝爾生理或醫學獎宣佈現場(來源於網絡)

  在他們的工作之前,甲型肝炎和乙型肝炎病毒已被發現,但80%以上的血源性肝炎病例仍然“不明原因”。丙型肝炎病毒的發現揭示了其餘慢性肝炎病例的原因,並使驗血檢測和新藥物成為可能,從而挽救了數百萬人的生命。

  “發現”一種致病病毒,需要滿足若干條件

  諾獎委員會的專家 Patrik Ernfors接受媒體採訪時,強調了病毒被發現的重要性。

  “(戰勝病毒性傳染病的)第一步,是定位造成疾病的病毒。”他說,“完成這一步,我們才站到了研發相關藥物和疫苗的起點。”

  正如諾獎委員會的描述,丙肝病毒的發現,花了科學家們數十年時間。這是因為,確認引起某流行性疾病的病原,通常要滿足以下幾點:

  (1)可疑病原須在病人中均有發現,在病人臨床樣本中可檢測到病原核酸;

  (2)從病人臨床樣本中可成功分離到病原;

  (3)分離的病原感染宿主動物後可引起相同的疾病症狀。

病毒的發現者中,Harvey J。 Alter對輸血相關性肝炎的系統研究表明,一種未知病毒是慢性肝炎的常見病因;Michael Houghton分離了一種名為丙型肝炎病毒的新病毒的基因;Charles M。 Rice提供了最終的證據,表明僅丙型肝炎病毒就能導致肝炎。
病毒的發現者中,Harvey J。 Alter對輸血相關性肝炎的系統研究表明,一種未知病毒是慢性肝炎的常見病因;Michael Houghton分離了一種名為丙型肝炎病毒的新病毒的基因;Charles M。 Rice提供了最終的證據,表明僅丙型肝炎病毒就能導致肝炎。

  三位科學家以及他們背後許多默默做出貢獻的人,實現了這艱難的三步走。如今,病毒的發現已經不再如此漫長。“病毒獵手”們每年可以鑒定出成百上千種病毒。

  新冠病毒發現速度“破紀錄”

  2019年末,武漢發生了多起“不明原因肺炎”,隨後,致病原迅速被確認為“新型冠狀病毒”。

  根據新華社的報導,今年1月2日,接到湖北省送檢的病例標本後,中國疾控中心旋即投入一場“接力賽”:提取核酸、基因測序、比對分析……連續奮戰30多個小時,病毒的遺傳密碼終於在第一時間被破譯。依據這份全基因組序列,核酸檢測試劑快速研製成功。

  第二步是病毒分離。冠狀病毒的分離培養本就不易,標本又經曆了凍融和長途運輸,更增加了分離難度。但曆時5天,科研人員第一時間分離鑒定了新冠病毒,獲得全球首張新冠病毒電鏡照片,為病原的快速鑒定“一錘定音”。

  1月12日,中國疾控中心、中國醫學科學院、中國科學院武漢病毒研究所作為國家衛生健康委員會指定機構,向世界衛生組織提交新型冠狀病毒基因組序列信息,在全球流感共享數據庫發佈共享,這為全球開展疫苗研發、藥物研究、疫情控制等提供了重要基礎。

  “中國在創紀錄的短時間內甄別出病原體,並同世界衛生組織和其他國家分享病毒全基因序列信息。”世界衛生組織總幹事譚德塞說。

  相比於新冠病毒能夠被迅速“發現”,丙肝病毒的發現實在是慢。這其中顯然有科學技術發展的原因。例如,核酸檢測是新冠病毒被發現的關鍵,而最原始的基因測序技術要到上世紀70年代後期才被發展出來。

  1972年,Harvey Alter證明一種“非甲非乙”的病毒是慢性肝炎的病因後,病毒的分離遲遲不能實現。一直要到1989年,Michael Houghton等人才用最新的分子技術分離出丙肝病毒的核酸;1997年,Charles Rice團隊利用基因工程的方法“改造出”有活性的丙肝病毒,並證明了病毒本身就可造成丙型肝炎。

  美國生理協會的首席科學官Dennis Brown接受媒體採訪時表示:“他們在等待技術的成熟。”

  “被遺忘”的人類冠狀病毒發現者

  另外,科學家能迅速認出“真兇”新冠病毒,也歸功於對這類病毒的熟悉——新冠病毒的發現基於此前的病毒學發展,其中就包括了同為RNA病毒的丙肝病毒。

丙肝病毒示意圖(圖片來源:sciencenews.org)
丙肝病毒示意圖(圖片來源:sciencenews.org)

  人類冠狀病毒最首次露出“真容”同樣是在上世紀60年代,人類認識它們已經有半個多世紀。

  最早“看見”人類冠狀病毒的人是一位女性,英國病毒學家、病毒成像專家瓊·阿爾梅達(June Almeida)。

  阿爾梅達結婚前本名瓊·哈特,1930年出生於蘇格蘭格拉斯哥市。她的父親是當地的一位公交車司機,她自己也沒有接受太多正規的學校教育。16歲時,因為負擔不起大學的學費,她在格拉斯哥皇家醫院組織病理學實驗室找了一份技術員的工作。若干年後,結婚後的阿爾梅達一家移民加拿大多倫多。

  阿爾梅達在安大略省癌症研究所,不僅熟練掌握了電子顯微鏡運用技巧,她還創新性地發明了一種讓病毒成像更清晰的方法——用抗體使病毒聚合成團。

英國病毒學家、病毒成像專家瓊·阿爾梅達(來源於網絡)
英國病毒學家、病毒成像專家瓊·阿爾梅達(來源於網絡)

  阿爾梅達的才能在英國科學家中得到認可,1964年她被吸引回國,任職於倫敦的聖托馬斯醫院附屬醫學院(英國首相鮑里斯·約翰遜感染新冠病毒後,就是在這家醫院治療)。阿爾梅達回國之後,開始同大衛·泰瑞爾(David Tyrrell)合作,後者是一個普通感冒研究室的負責人。

  泰瑞爾的團隊在研究誌願者的鼻腔灌洗液樣本時發現,在實驗室可以培養多種與普通感冒有關的病毒,但不是全部。在眾多的樣本中有一份編號B814,來自英國南部一名小學生的鼻灌洗液。

  不同於典型感冒的喉痛症狀,B814會導致感染者萎靡不振;此外,B814可因脂肪溶劑失活,這表示病原體有一層脂質外膜,這點也與典型的感冒病原不同。

  泰瑞爾好奇:能不能在電子顯微鏡下直接看到病毒的真面目呢?他們把一些樣本送到阿爾梅達的實驗室,但泰瑞爾不抱太多希望。畢竟,這份樣品能夠使被其感染的誌願者出現症狀,卻無法在常用的培養環境中繁殖。沒有經過富集純化的病毒,電子顯微鏡下不僅十分稀少,還會被細胞組織干擾。

  阿爾梅達超出了所有人的期望。她利用自己在加拿大學到的“負染法”處理樣品(提高圖像對比度),成功在顯微鏡下看到了病毒顆粒,將它們描述為“類似流感病毒,但不完全一樣”。

  她看到的,實際上就是第一種人類冠狀病毒。

1966年,阿爾梅達拍攝的冠狀病毒電子顯微照片(來源:維基百科)
1966年,阿爾梅達拍攝的冠狀病毒電子顯微照片(來源:維基百科)

  其實,阿爾梅達此前研究小鼠肝炎病毒和雞支氣管炎病毒時,已經看見過同類的病毒顆粒。

  但是,她向專業雜誌提交的論文在同行評議環節被拒稿了。評議者認為,她提供的感染小鼠和雞的病毒圖像“只不過是成像質量很差的流感病毒顆粒”。

  根據B814樣本的相關發現撰寫的論文,1965年在《英國醫學雜誌》上發表。而阿爾梅達看到的病毒顆粒的圖像,兩年後在《普通病毒學雜誌》上發表。“冠狀病毒”的名字,也正是泰瑞爾、阿爾梅達等研究者根據顯微圖像所起。

  阿爾梅達後來轉入倫敦的皇家醫學研究生院(現為帝國理工大學醫學院)繼續她的研究工作,並在那裡被授予博士學位。她的職業生涯在英國維爾康姆研究院結束,在此期間曾獲得多項病毒成像領域的專利。

  2007年,瓊·阿爾梅達去世,享年77歲。

  阿爾梅達並不是萬眾矚目的“諾獎級”科學明星,這一點或許少有人為她遺憾——她拍攝的風疹病毒和乙肝病毒電鏡照片出現在了一些教科書中,她曾參與發現一種“沒什麼威脅”的感冒病毒,“僅此而已”。

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