發現丙肝病毒背後的無名英雄:兩位華人學者與諾獎擦肩而過
幾位科學家緊密合作、不遺餘力地鑑定出致命的丙肝病毒,但最後只有一人被授予諾貝爾獎。上世紀80年代,病毒學家朱桂霖(Qui-Lim Choo)大部分時候都在朝八晚十一地工作,一周七天不間斷。
工作進展令人沮喪:他和兩位同事正在尋找一種污染了輸血血液的致命病毒,但搜尋卻陷入了停滯。晚一天找到檢測這種病毒的方法,更多的人就會受到感染。他所在的公司每一天都有新的機會來終止這個項目,以及與他的合同。
對於朱桂霖的合作者郭勁宏(George Kuo)來說,那段日子也一直在熬夜加班,永遠趕不上回家吃晚飯。郭勁宏記得有一次,他半夜驅車趕回家時,車子突然在舊金山-奧克蘭海灣大橋拋錨了。
但是,兩位科學家都表示那是他們人生中最美好的時光。“當時很困難,工作量很大,”朱桂霖說,“但又很快樂。”最後,他們的尋找成功了,並將其命名為丙型肝炎病毒(HCV)。在發現病毒的基礎上,篩查污染血液的方法以及能治愈大部分感染者的用藥方案都被相繼提出。
丙肝病毒顆粒的透射電鏡圖。來源:Cavallini James/BSIP/SPL
今年10月5日,朱桂霖在該項目上的負責人Michael Houghton因為發現了丙肝病毒被授予諾貝爾生理學或醫學獎。朱桂霖和郭勁宏並不在三位獲獎者中,另兩位得獎者是紐約市洛克菲勒大學的Charles Rice以及曾就職於美國國立衛生研究院的Harvey Alter。諾貝爾獎被視為科學界的最高榮譽。但對Houghton來說,獲得諾貝爾獎和其他頂級榮譽卻讓他百感交集。“拿獎固然高興,”他說,“但是甜中帶澀,因為這些獎沒有直接獎勵我們整個團隊。”
Houghton一直在為他的兩位同事奔走,希望他們在丙肝病毒上的貢獻能被認可。“沒有他們的付出,我懷疑自己是否還能成功。”他在諾貝爾獎公佈後的新聞發布會上表示。
“凱龍大學”
Houghton從1982年開始尋找丙肝病毒,當時他在加州一家名為凱龍(Chiron)的生物技術公司任職。公司因為學術背景深厚被戲稱為“凱龍大學”,它極力發展尖端科技也在業界享有盛譽。
當時,輸送被丙肝病毒污染的血液每天都會在美國造成160人感染。如果不加治療,丙肝病毒會損傷肝臟,引起肝癌。如今,雖然有了血液篩查技術和治療方法,世界衛生組織估計全球依然有7100萬丙肝病毒感染者。
到70年代中期,研究人員已經確定那神秘病毒並不是兩種已知會損傷肝臟的病毒——甲肝和乙肝。但由於無法明確這種感染輸血對象的物質,科學家只能用排除法給這种血源性疾病命名——“非甲非乙肝炎”。
那個時候,聚合酶鏈反應(PCR)還沒開始大規模使用,不像現在可以用PCR輕鬆擴增DNA。在新型病毒出現後幾週便對其進行測序——就和今年年初的新冠病毒一樣——在當時是無法想像的。Houghton 一開始用的是美國疾控中心的Daniel Bradley提供的已感染和未感染的黑猩猩的樣本來篩查病毒核酸。
朱桂霖在1984年加入了Houghton的實驗室,兩人後來成為了朋友。尋找污染物的工作何其艱難,整個團隊一連幾年都毫無進展。作為實驗室負責人,Houghton每6週就要向凱龍的管理層匯報結果。管理層有人直接表示,他們覺得整個項目就是在浪費錢。“我一直頂著隨時被解僱的壓力,”Houghton說,“但我當時想的是:還有更好的事在等著我做嗎?”
篩查序列
在Houghton隔壁的實驗室裡,1981年加入凱龍的郭勁宏正在研究一種醫學上很重要的蛋白質——腫瘤壞死因子。
研究過去了幾年,朱桂霖和Houghton已經篩查了數千萬個遺傳序列,但沒有發現這種狡猾病毒的任何徵兆。有一天,看到朱桂霖悶悶不樂,郭勁宏提了點建議:整個團隊需要換個方向。對於他們所用的技術來說,病毒水平太低了,直接檢測是檢測不到的。郭勁宏建議他們提取感染樣本的RNA片段,並在細菌中表達,增大它們的豐度。之後再用非甲非乙肝炎感染者的帶抗體血清,來篩查這些“庫”。這種方法假設感染者可能會攜帶能夠識別病毒序列的抗體,讓團隊可以從他們建立的庫中找出這種序列。
Bradley也推薦這種方法,但這好像有點冒險——之前從未分離出非甲非乙肝炎病毒的抗體——這讓Houghton猶豫了。但到了1986年,郭勁宏說服他大膽一試,他自己也協助設計了實驗方法並加入了這支探尋隊伍。
Michael Houghton、朱桂霖、郭勁宏(從左至右),照片拍攝於1990年左右。來源:H。J。Alter & M。Houghton/Nature Med
這支三人團隊開始日夜奮戰。Houghton負責製備受感染患者的血清庫。他會把樣本放入超速離心機中,再用試管底部的粘性球團來獲得他需要的DNA和RNA。有一天,他的製備工作好像出了點問題。“我得到了一種非常奇怪、油性的核酸提取物。”他說。一名研究助理建議他直接扔到水槽裡。
但Houghton還是用了。很快,朱桂霖就找到寶了:在利用Houghton的油性提取物製作的庫中,他似乎發現了來自病毒的一小段核酸。
利用這個小片段,團隊找出了病毒基因組中的鄰近序列,並將它們拼在一起。郭勁宏馬上利用這一信息設計了一種檢測方法,用來篩查血液中的感染。1989年,該團隊在《科學》上發表了兩篇論文,一篇描述了他們稱之為丙肝病毒的分離過程[1],另一篇介紹了篩查流程[2]。
這一發現成了大新聞,但是當朱桂霖在科學工作組上匯報研究成果時,沒有人知道他是誰:“我聽到人們小聲說,’這人是誰?’”他認為那是實驗室等級劃分的一部分:當Houghton作為實驗室主管忙於與“外界”打交道時,朱桂霖一直在實驗室埋頭工作。
郭勁宏的方法其實在那之前已經被採用了:1988年末,日本天皇裕仁成了接受用郭勁宏的方法篩查的輸血血液的第一人。日本在1989年批准廣泛使用這項技術,美國也在1990年跟進。
丙肝病毒的發現也為治療鋪平了道路。2014年,美國食品藥品管理局批准了一種能治愈90%以上感染者的用藥方案。目前,多個團隊正在研發一種疫苗。
深藏功名
自那以後,多個權威獎項表彰了丙肝發現背後的科學家們。許多獎都頒給了Houghton,但他成功說服了一些主辦方也將榮譽授予朱桂霖和郭勁宏。2013年,Houghton出人意料地拒絕了久負盛名、獎金10萬加元(約合7.5萬美元)的蓋爾德納獎(Gairdner Award)。他曾希望說服蓋爾德納基金會將朱桂霖和郭勁宏也納入得獎名單,這個獎當時也頒給了Bradley和Alter。被基金會拒絕後,Houghton放棄了領獎和獎金。
Houghton說,他之所以接受諾貝爾獎是因為他對改變諾貝爾獎得主一貫限制在三人的規定不抱希望。“當各種獎項紛至沓來時,這個發現也有點變味了。”Houghton表示。他飛快說出了近十位其他科學家的名字,他們都對丙肝病毒的發現或是後來的研究做出了貢獻,“所有這些優秀的科學家都值得受到表彰。”
“這確實是領域內許多許多人共同努力的結果。”德國海德堡大學病毒學家Ralf Bartenschlager說。Bartenschlager曾被認為是丙肝病毒諾貝爾獎的候選人。郭勁宏、朱桂霖、Bradley做出了重要貢獻,其他研究人員也一樣,他說。但Bartenschlager認為諾貝爾評獎委員會對獎項的分配是可以理解的:Alter的工作表明了神秘的非甲非乙肝炎能通過輸血從感染的人類傳給黑猩猩;Houghton團隊鑑定出了這種病毒;Rice和同事證明了丙肝病毒本身可以導致肝炎。
“這一直都很難。”Bartenschlager說。諾貝爾評獎委員會並未就他們為何選擇這些得獎者發表公開評論。
郭勁宏說,諾貝爾獎的消息傳開時,他確實有點失望。“限制得獎人數在今天這個提倡合作和團隊研究的世界可能有點過時了。”他說。但他也表示拿獎從來不是目標。“激勵我的是能為全世界人民帶來改變的夢想——很多情況下還能拯救生命,”他說,“我也想讓我的孩子知道,努力做一件讓你充滿熱情的事是多麼重要。”
當被問及諾貝爾獎公佈時的感受,朱桂霖哽咽了。“我很高興,”他說,“非常高興。”縱使他的名字沒有出現在所有獎項上,但這絲毫無損於他的工作幫助拯救了無數生命並塑造了一代分子病毒學家和臨床醫生的事實。“它就像我的孩子一樣;我實在太自豪了,”朱桂霖說,“我怎麼會不自豪呢?”