Наука и технологии 6 Октября 2020

Поймали невидимку

Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине 2020 года названы американские вирусологи Харви Альтер и Чарльз Райс, а также британский вирусолог Майкл Хоутон за исследования и открытие вируса гепатита С
Поймали невидимку
Харви Альтер, Майкл Хоутон и Чарльз Райс — лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине 2020 года
nobelprize.org

В 1988 году Харви Альтер написал стишок, в котором отчаянно признавался в неспособности увидеть новый вирус-невидимку, у которого даже пока нет имени. Вроде о нем уже много чего известно, в том числе что живет он в печени. В конце Альтер шутливо обращается к Великой Печени на небе, чтобы она помогла увидеть вирус-невидимку, иначе ученых уволят с работы. Видимо, небесная Печень услышала его мольбы, поскольку через год вирус гепатита С был идентифицирован.

 

Ни А, ни Б

Первое описание гепатита относят к 400 г. до н. э. и приписывают его Гиппократу. В конце XIX века первое более внятное представление о гепатите сформулировал русский ученый Сергей Боткин, утверждавший, что это вовсе не желудочно-кишечная болезнь, а болезнь печени, и что именно вещество из печени вызывает желтушность кожи и глаз. Речь шла о вирусном гепатите А, который передавался через грязные руки, зараженные воду и продукты. Этот вирус оказался самым безобидным из своих собратьев. К слову, идентифицирован и охарактеризован он был только в середине 1970-х. В 1966 году генетик Барух Бламберг, работавший в Национальном институте NIH в Бетесде, и его коллеги выделили из крови больного гемофилией нью-йоркца антитела, взаимодействовавшие только с одной сывороткой, полученной от австралийского аборигена, и позже Бламберг сумел выделить новый антиген, который, по его предположению, был связан с вирусным гепатитом. Его открытие и дальнейшая работа ученых по созданию теста на вирус гепатита, названного гепатитом В, а затем и вакцины, стали важным вкладом в практическую медицину, поскольку от гепатита В умирало более миллиона человек в год. За это открытие Бламберг был удостоен Нобелевской премии в 1976 году.

magnifier.png Диагностика вирусов гепатита А и В позволила выяснить, что у пациентов, которым переливают кровь в различных обстоятельствах, часто встречается нечто похожее на гепатит, однако это не вызвано агентами вирусов А и В

Диагностика вирусов гепатита А и В позволила выяснить, что у пациентов, которым переливают кровь в различных обстоятельствах, часто встречается нечто похожее на гепатит, однако это не вызвано агентами вирусов А и В. Примерно в это же время Харви Альтер, также работавший в NIH в банке крови, изучал с коллегами случаи заболевания гепатитами после переливания крови от доноров к реципиентам. Его обескураживал тот факт, что, несмотря на использование диагностики для гепатита В (в результате чего заражение этим вирусом у реципиентов снизилось с 30 до 6%), у многих реципиентов все же развивался хронический гепатит, скорее всего от неизвестного агента. Выяснилось, что до 80% случаев развившегося гепатита не были связаны с гепатитом В. Стало также ясно, что этот вид гепатита проявляется по-другому: в то время как вирус В имел длительный инкубационный период и очевидные симптомы, неизвестный вирус отличался коротким инкубационным периодом и, как правило, был бессимптомным в начальной фазе. За это неизвестный вирус прозвали «тихим убийцей». До 70% зараженных этим вирусом даже не подозревали, что являются его носителем. Причем этот бессимптомный период мог длиться до двух десятков лет. Заболевание демонстрировало себя уже на поздних стадиях, когда переходило в стадию фиброза, а затем цирроза и рака печени.

Загадочный вирус сначала назвали вирусом «ни А ни Б». Хотя, пишет Альтер, он и порывался назвать его новым вирусом С, его коллега Роберт Парселл все же настоял на этом странном нейтральном названии. Что-то об этом агенте было уже известно, но предстояло еще много работы. Во-первых, нужно было полностью доказать, что это вирусный агент. Во-вторых, постараться идентифицировать его антигены. В-третьих, сделать его клон.

Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине 2020 года

Харви Дж. Альтер родился в 1935 году в Нью-Йорке. Получил степень доктора медицины в Медицинской школе Университета Рочестера и обучался внутренним болезням в больнице Strong Memorial Hospital и в университетских больницах Сиэтла. В 1961 году он стал работать Национальном институте здоровья (NIH) в качестве клинического сотрудника. Проработал несколько лет в Джорджтаунском университете, прежде чем вернуться в NIH в 1969 году, чтобы поступить к работе в отделе трансфузиологии Клинического центра в качестве старшего исследователя.

 

Майкл Хоутон родился в Великобритании. Получил степень доктора философии в 1977 году в Королевском колледже Лондона. В 1982 году приступил к работе Chiron Corporation (Калифорния). В 2010 году Хоутон переехал в Университет Альберты, где работает на кафедре вирусологии. Также является директором Института прикладной вирусологии Ли Ка Шина.

 

Чарльз М. Райс родился в 1952 году в Сакраменто. Он получил степень доктора философии в 1981 году в Калифорнийском технологическом институте. Основал свою исследовательскую группу в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сент-Луисе в 1986 году и стал профессором в 1995-м. С 2001 года был профессором Университета Рокфеллера в Нью-Йорке. В течение 2001–2018 годов — научным и исполнительным директором Центра изучения гепатита С в Университете Рокфеллера, где он продолжает свою деятельность.

 

Ускользающий вирус

В конце 1970-х Альтеру и Парселлу удалось доказать вирусную природу агента, после того как они начали переливать сыворотку больных шимпанзе. Они установили, что у тех появляются клинические проявления гепатита и установили, что их агент имеет размер от 30 до 60 нм и содержит незаменимые липиды, характерные для вирусов гепатита. Однако дальше они не продвинулись. Несмотря на значительный прогресс, вирус так и оставался неопознанным. Ученые старались использовать все известные им способы, чтобы его охарактеризовать, но в течение десяти лет неизменно заходили в тупик. Как писал Альтер, его всегда поражало, что при существующем многообразии знаний об этом вирусе тот все еще ускользал от них и оставался невидимкой.

magnifier.png Несмотря на значительный прогресс, вирус так и оставался неопознанным. Ученые старались использовать все известные им способы, чтобы его охарактеризовать, но в течение десяти лет неизменно заходили в тупик

Британский вирусолог Майкл Хоутон присоединился к этой охоте за вирусом в 1982 году. Работая в биотехнологической фирме Chiron Corporation в Калифорнии, он использовал молекулярный подход, основанный на скрининге фрагментов ДНК. Хоутон и его сотрудники создали целую коллекцию фрагментов ДНК из нуклеиновых кислот, взятых из крови инфицированного шимпанзе. Первые опыты были неудачными: в основном они идентифицировали фрагменты ДНК самой обезьяны. Но работа была продолжена. Ученые сравнивали сыворотки пациентов, больных гепатитом, для идентификации клонированных фрагментов вирусной ДНК, кодирующих вирусные белки. Наконец, удача улыбнулась им: скрининг выявил одну колонию, которая не содержала последовательности ДНК шимпанзе или человека. Это был тот самый вирусный агент, который они так долго искали. Последовательность была названа клоном 5–1–1. Исследования показали, что этот клон был получен из нового РНК-вируса, принадлежащего к семейству флавивирусов. Этот новый вирус был назван вирусом гепатита С. Наличие антител у пациентов с хроническим гепатитом явно указывало, что это и есть искомый вирус.

 

Надежда для 70 миллионов

Работы Альтера и Хоутона установили связь между новым агентом и инфекцией гепатита С. Однако это все еще не было стопроцентным доказательством причинно-следственной связи передачи инфекции через зараженную кровь и отсутствия других сопутствующих факторов.

Необходимо было выяснить, может ли клонированный вирус размножаться и вызывать заболевание гепатитом. Этим занялись группа Кунитада Шимотохно из Научно-исследовательского института онкологического центра в Токио и ученый из Вашингтонского университета в Сент-Луисе Чарльз Райс со своими коллегами, изучающими РНК-вирусы.

magnifier.png Гепатит С вызывал ужас у больных, поскольку у примерно 50% зараженных им развивался фиброз печени, грозивший дальнейшим превращением в цирроз или рак. Вероятность смерти в течение года после развития рака составляла более 30%

Райсу удалось идентифицировать некодирующую область в конце генома нового вируса, которая, как он предполагал, могла играть важную роль в репликации вируса. Райс сконструировал вирусную РНК, содержащую эту область генома, для введения ее в печень шимпанзе. Первый блин был комом: обезьяна осталась здоровой. Тогда Чарльз Райс сконструировал новую РНК, в которой кроме нужной области генома содержалась еще одна последовательность, которая исключала бы ошибки при репликации. На сей раз эксперимент удался. У шимпанзе развились соответствующие признаки гепатита, а в крови животного был идентифицирован вирус гепатита С. Аналогичная конструкция РНК вируса гепатита С была опробована в лаборатории Йенса Буха. Это дало убедительные доказательства, что именно этот новый вирус вызывает гепатит С.

Харви Альтер, Майкл Хоутон и Чарльз Райс сделали важные открытия, которые привели к идентификации нового вируса — вируса гепатита С. Эти открытия выявили причину незнакомых распространенных случаев хронического гепатита, часто приводящих к тяжелым последствиям вплоть до летальных, и позволили взяться за разработку препаратов против этой тяжелой болезни.

Гепатит С вызывал ужас у больных, поскольку примерно у 50% зараженных им развивался фиброз печени, грозивший дальнейшим превращением в цирроз или рак. Вероятность смерти в течение года после развития рака составляла более 30%.

Главный внештатный специалист по инфекционным болезням Минздрава РФ Владимир Чуланов говорит, что эта Нобелевская премия была давно ожидаемой, поскольку это было действительно важное открытие. «Удивительно то, как эти открытия происходили. Обычно сначала находят какой-то вирус в пробе, а затем выявляют генетическую последовательность. Здесь же впервые в истории сначала стал известен геном, и лишь позже вирус смогли разглядеть под микроскопом». Исследования длились много лет, но стали возможны во многом благодаря расцвету методов молекулярной биологии и генетики, а также упорству многих ученых.

magnifier.png Опираясь на генетическую последовательность вируса, фармкомпаниям удалось разработать ряд эффективных препаратов так называемого прямого действия, первый из которых появился в 2011 году. Сейчас препаратов около десяти, и можно использовать их в комбинации

Эти открытия произвели действительно огромный эффект в медицине. Во-первых, удалось практически свести на нет заболеваемость гепатитом С вследствие переливания крови: этому способствовали разработанные специфические диагностические тесты, обнаруживающие вирус в крови доноров. Во-вторых, опираясь на генетическую последовательность вируса, фармкомпаниям удалось разработать ряд эффективных препаратов так называемого прямого действия, первый из которых появился в 2011 году. Сейчас препаратов около десяти, их можно использовать в комбинации. До их появления гепатит С лечили комбинацией интерферона и рибовирина примерно в течение года. При этом эффективность была чрезвычайно мала, регистрировалось много побочных явлений, а также резистентность к лекарствам. Новые препараты, по словам Чуланова, очень эффективны и могут излечивать за 8–12 недель. К сожалению, вакцину против вируса гепатита С пока так и не удалось разработать. «Дело в том, что вирус этот чрезвычайно вариабелен, — рассказывает Владимир Чуланов. — Его поверхностные белки очень изменчивы. У одного больного белок может меняться даже в течение нескольких недель. Если мы сделаем вакцину для “сегодняшнего” белка и для этого пациента, она может быть неэффективной как для других пациентов, так и для этого, поскольку белок может измениться».

По оценке ВОЗ, в мире насчитывается более 70 млн человек с хроническим вирусным гепатитом С. В России — от 3 до 5 млн. В 2019 году было зарегистрировано 45 тыс. новых случаев гепатита С. «Сейчас мы пока не наблюдаем снижения числа заболевших, — говорит Чуланов, — поскольку все еще пожинаем плоды заражений 1990-х годов». Они происходили в отсутствие методов диагностики как при переливании крови, так и среди наркоманов. В дальнейшем статистика видится более оптимистичной.
Еще по теме:
27.10.2020
Завершился столичный этап Всероссийского фестиваля Nauka 0+, информационным партнером которого выступил наш журнал. ...
26.10.2020
Первая антихолерная вакцина, созданная и испытанная на себе русским ученым Владимиром Хавкиным, осталась в истории науки...
22.10.2020
Сверхточные атомные часы способны не только решить проблемы навигации по естественным полям Земли, но и зафиксировать пе...
20.10.2020
20 октября 1891 года в городе Боллингтоне, вблизи Манчестера родился английский физик Джеймс Чедвик
Наверх