«Ни A-, ни B-гепатит»: за что вручили первую Нобелевку 2020 года

В этом году присуждение Нобелевской премии впервые проходит онлайн. По традиции первыми объявили лауреатов по физиологии или медицине. Сегодня утром звонок от секретаря Нобелевского комитета Томаса Перлманна получили Харви Джеймс Альтер, Чарльз М. Райс и Майкл Хоутон, разделившие премию «за открытие вируса гепатита C». До их исследований вирусы гепатита A и B уже были известны, но никто не мог объяснить большинство случаев передачи заболевания через кровь — одной из главных причин хронического гепатита. Благодаря этим ученым была внедрена программа отбора доноров крови, после которой риск хронического гепатита из-за ее переливания упал с 30% практически до нуля.

Эпидемическая желтуха и собачий лай

Само слово «гепатит» сложено из двух греческих корней, означающих «печень» и «воспаление». Признаками этого состояния считаются слабый аппетит, желтуха (окрашивания кожи и глазных яблок в желтый цвет) и постоянная усталость, хотя до 80% зараженных вообще может симптомов не проявлять.

Первое описание гепатита (под названием «эпидемическая желтуха») дал сам «отец медицины» Гиппократ примерно в 400 году до нашей эры.

Чтобы понять смысл этого описания, напомним, что во времена древнегреческого целителя вскрывать людей было нельзя, и, хотя он фокусировался не на устранении симптомов, а на поиске причин недуга, его сведения об организме были основаны на очень своеобразной теории. По мнению Гиппократа, состояние здоровья поддерживалось балансом четырех жидкостей организма: слизи (флегмы), крови, а также черной и желтой желчи. Что интересно, отсюда же он вывел и теорию темпераментов: желчь (χολή, «холе») преобладала у взрывных холериков, черная желчь (μέλαινα χολή, или «мелэна холе») — у печальных меланхоликов, флегма (φλέγμα, она же слизь, или мокрота) — у спокойных флегматиков, а кровь (sanguis, на сей раз из латыни) — у жизнерадостных сангвиников.

К пониманию настоящих причин гепатита человечество продвигалось очень медленно. Неудивительно: в большинстве случаев причиной его становятся вирусы, которые в принципе как форму жизни (или не жизни — об этом ученые спорят) открыли лишь в 1892 году. Порой алкоголизм, интоксикация или аутоиммунные заболевания тоже приводят к этому состоянию, но это случается гораздо реже. Только в 1940-х годах стало известно о двух разновидностях инфекционного гепатита: гепатит A, передающийся через загрязненную воду или пищу и обычно протекающий в острой форме, и гепатит, которым заражаются через кровь или другие жидкости тела и который чаще приводит к хроническим заболеваниям — циррозу и гепатоклеточной карциноме. Второй тип оказался коварным и способным годами сохраняться в организме в дремлющем состоянии, а потом вызывать серьезные осложнения.

По данным Всемирной организации здравоохранения, только за 2015 год в мире выявлено 114 миллионов больных острым гепатитом, тогда как с хроническим живут 329 миллионов человек.

Гематоконтактный (передающийся через кровь) гепатит высоко летален: даже сейчас он вызывает миллион смертей в год, что делает его не менее серьезной опасностью, чем СПИД и туберкулез. И это после изобретения вакцины от гепатита B и противовирусных лекарств от гепатита C!

Ни A, ни B

Одну из причин гематоконтактного гепатита, вирус гепатита B, в шестидесятых изучил американский врач-вирусолог Барух Бламберг, получивший за это Нобелевскую премию в 1976 году. Как оказалось, вирус типа B может в 5–10% случаев переходить в хроническую форму. Выяснить это удалось, изучая сыворотку крови пациента с гемофилией, пережившего множество переливаний, и сыворотку от австралийского аборигена. Так был найден «австралийский антиген», который в 1967 году, благодаря синтезированным лаборантом Бламберга антителам удалось определить как фрагмент белка вируса, который оказался виновником хронического гепатита. На основе этих исследований быстро появились серологические тесты и вакцина против нового вируса. Но, к разочарованию врачей всего мира, гепатит B не объяснял все случаи заболевания, и пациенты продолжали гибнуть от неустановленной разновидности инфекции. Загадочную хворь, ответственную за 80% хронических случаев, прозвали «ни A-, ни B-гепатитом».

Тем временем в американских Национальных институтах здоровья изучением передающегося при переливании крови гепатита занялся Харви Альтер, ранее работавший под началом Бламберга над исследованиями «австралийского антигена». Альтер проводил эксперименты, переливая кровь больных гепатитом пациентов шимпанзе — единственному виду кроме людей, чувствительному к этой инфекции.

Он создал модель заболевания на приматах, по которой можно было обнаружить морфологические изменения печени, благодаря чему стало возможным найти пораженные гепатоциты и описать инфекцию методами классической вирусологии. Ученому удалось доказать, что необъясненные случаи заболевания тоже вызываются патогеном, имеющим вирусную природу: в плазме обнаружились характерные для вирусной оболочки липиды. Размер предполагаемой вирусной частицы оценили в 30–60 нанометров, но от определения патоген ускользал. Не прояснили картину и подоспевшие к тому времени тесты на первый тип гепатита, которые исключили вирус гепатита A из возможных причин. Загадочную хворь прозвали «ни A-, ни B-гепатитом».

По следам Пастера, или один клон на миллион

Хотя на поиск коварного патогена были брошены силы лучших научных умов, он оставался неуловимым: больше десяти лет его не могли изолировать при помощи традиционных подходов. Неожиданное решение в 1989 году нашел ученый из Великобритании Майкл Хоутон, работавший в фармацевтической компании Chiron. Исследователь грезил микробиологическими открытиями с 17 лет, вдохновленный биографией Луи Пастера. Тогда Хоутон еще не знал, что главные его достижения будут связаны не с бактериями, а с вирусами.

Вместе с коллегами Хоутон собрал обрывки генетических последовательностей вируса, найденного в крови зараженных шимпанзе. Он пользовался методом молекулярной биологии — так называемой библиотекой комплиментарных ДНК. Однако образцы были слишком загрязнены «хозяйской» ДНК, и удаление последовательностей шимпанзе, полученных из неинфицированных клеток печени, успеха не принесло. Вместе с сингапурцем Ки-Лим Чу, тайваньцем Джорджем Куо и американцем Дэниелом Брэдли Хоутон решил взглянуть на проблему с другой стороны и применить новый иммунологический подход. Из крови зараженных «ни A, ни B» вирусом шимпанзе они добыли РНК, соответствующие которым последовательности ДНК и стали основой комплементарной библиотеки. Эти фрагменты вставили в геном бактерий при помощи вирусов бактериофагов-лямбда. Ученые вырастили миллион бактериальных колоний, которые должны были содержать фрагменты, построенные по инструкциям вирусного генома.

На сей раз, чтобы отделить принадлежавшие искомому патогену фрагменты от обезьяньих, исследователи использовали антитела к неизвестному вирусу, выделенные из сыворотки крови пациентов с хроническим гепатитом. Поскольку антитела — это белки иммунной системы, которые очень специфически могут распознавать фрагменты белков-злоумышленников, а в вирусной ДНК (или РНК) как раз закодированы белки, Хоутон сопоставил их друг с другом и нашел один подходящий генетический клон, получивший номер 5-1-1. Он содержал около десяти тысяч нуклеотидов, принадлежавших РНК-вирусу из семейства Flaviviridae, который получил название вируса гепатита C. Хоутон и его коллеги также продемонстрировали, что в крови у больных хроническим гепатитом есть антитела к этому вирусу, а также разработали иммунологический тест, чтобы выявлять эти антитела у доноров.

От зоологии к РНК-вирусам

Оставалась неразрешенной лишь одна загадка: может ли новый флавивирус сам по себе вызывать гепатит и не оказался ли он сопутствующим патогеном, выдающим себя за главного врага. Доказать, что этот вирус может реплицироваться (размножаться) в клетках человека и вызывать заболевание, удалось Чарльзу Райсу, исследователю из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, который получил степень бакалавра по зоологии в Калифорнийском университете в Дэвисе в 1974 году, но затем стал специализироваться на изучении РНК-вирусов. Он обнаружил ранее не описанный участок на 3’-конце генома вируса гепатита C — участок, который мог отвечать за создание вирусных копий.

Генетические вариации, которые ученый также нашел в РНК вируса, по его предположениям, могли этой репликации препятствовать. Для РНК-вирусов такая ситуация не редкость: создание РНК-копий намного чаще подвержено ошибкам, чем копирование ДНК, и потому инактивирующие мутации довольно ожидаемы.

Чтобы проверить свои догадки, Райс создал вариант вируса, свободный от мешающих фрагментов, но содержащий участок, ускоряющий вирусное размножение. Когда эту РНК ввели в печень шимпанзе, вирус стали обнаруживать в крови животных, а в печени обезьяны начались патологические изменения, соответствующие человеческому хроническому гепатиту. Ученому удалось доказать, что вирус гепатита C действительно вызывает заболевание с соответствующими клиническими симптомами, которое длится долгое время и вызывает специфическую реакцию иммунитета. К таким же выводам пришел иммунолог Джонс Букх, который чуть позже провел похожие исследования.

Благодаря открытию лауреатов 2020 года удалось не только создать скрининговую программу для доноров крови, но и подстегнуть развитие антивирусных лекарств от гепатита C, впервые в истории сделав эту болезнь излечимой.

Такие разные гепатиты

Сейчас нам известно пять основных типов вирусного гепатита, которые обозначаются латинскими буквами от A до E. Под вопросом — существование еще двух: гепатит F стал гипотетическим (с 1990-х было несколько кандидатов на это звание, но они пока не подтвердились), а гепатит G, который поначалу носил имя GB в честь первооткрывателя Джорджа Баркера, был переименован в Pegivirus A (доказать его размножение в клетках печени или связь с гепатитом так и не удалось). Сейчас оба они считаются «вирусами-сиротками», болезнь для которых не определена, а кто-то и вовсе считает их одним и тем же вирусом.

Несмотря на похожие симптомы, вирусы, вызывающие гепатит у человека, — даже не близкие родственники. Так, гепатит B принадлежит семейству Hepadnaviridae и хранит наследственную информацию в двуцепочечной молекуле ДНК, тогда как все остальные пользуются одноцепочечной РНК. Гепатовирус A относится к Picornaviridae, гепацивирус C — к флавивирусам. Гепатит D, прозванный дельтавирусом и открытый все тем же Хоутоном, работает только в паре с вирусом гепатита B, делая его эффект хроническим, а его систематическое положение под вопросом. Наконец, гепатит E (он же ортогепевирус A) относится к Hepeviridae и наибольшую опасность представляет для беременных.

От первых двух «букв» есть вакцины, которые, по оценкам Всемирной организации здравоохранения, вместе с диагностическими тестами и образовательной работой могут спасти 4,5 миллиона жизней в странах с низким уровнем дохода к 2030 году. Благодаря этому удалось бы снизить количество зараженных на 90%. С гепатитом C сегодня в мире живет 71 миллион человек. Интересно, что 15–45% зараженных самостоятельно освобождается от вируса за полгода, не почувствовав симптомов и так и не узнав, что были больны. У остальных этот вирус вызывает хроническое заболевание, повышающее риск цирроза печени в следующие 20 лет до 15–30%.

Чтобы разработать лекарство от гепатита C, потребовалось совершить переворот в иммунологии и вирусологии. Вирусные клоны Райса очень неохотно размножались в клеточных линиях, так что изучать их клеточный цикл и тестировать на них препараты было очень неудобно, а в мышиных моделях или в других мелких животных они и вовсе существовать отказывались. Первое препятствие преодолел Ральф Бартеншлягер из Университета Гейдельберга, создавший менее привередливые клоны, согласные реплицироваться в гепатоцитах. Вторую проблему ученые решили, когда вывели линию мышей с тяжелым комбинированным иммунодефицитом, у которых отсутствовали B- и T-лимфоциты. Этим грызунам пересадили человеческие клетки печени, чтобы проводить доклинические испытания на животных.

Теперь оставалось найти само лекарство. Поначалу ни интерфероны, ни рибавирин не принесли результата, а вызывали лишь тяжелые побочные эффекты. Немного лучше обстояло дело с пегилированным интерфероном (то есть, соединенным с полиэтиленгликолем). Шагом вперед стало открытие лекарств, подавляющих NS3/NS4A-протеазу (боцепревир, телапревир и симепревир), но для настоящего прорыва нужно было искать слабые места, свойственные именно для РНК-вирусов. Такими препаратами стали софосбувир, нацеленный на вирусную РНК-полимеразу, и ледипасвир, мешающий вирусной репликации.

Результатом такого сложного пути стала комбинация противовирусных препаратов, благодаря которой побочных эффектов практически удалось избежать, а риск появления резистентных (устойчивых к лекарствам) разновидностей вируса был сведен к минимуму. Противовирусная терапия помогает в 95% случаев (а софосбувир с велпатасвиром — до 99% случаев), но диагностика и лечение до сих пор доступны не для всех слоев населения — особенно ощутима эта проблема в Монголии и Восточной Азии. Однако в мировом масштабе распространение гепатита C удалось обуздать: страдают от него по большей части или жители бедных стран, или представители маргинальных слоев общества (которые легко могут заразиться, например, употребляя внутривенные наркотики). Но ученые надеются улучшить ситуацию и для них: в разработке находятся несколько вакцин, способных предотвратить заболевание.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.