Нобелевскую премию по физиологии и медицине дали ученым, открывшим гепатит С. Рассказываем, почему на эти исследования им понадобилось больше 20 лет

Лауреатами нобелевской премии по физиологии и медицине в 2020 году стали Харви Олтер, Майкл Хаутон и Чарльс Райс ­— исследователи из США и Канады. Согласно решению Нобелевского комитета, именно они внесли ключевой вклад в открытие и описание вируса гепатита C. Благодаря работе нынешних лауреатов и еще многих их коллег и соавторов сегодня мы имеем высокочувствительные и надежные тесты на HCV (hepatitis C virus), эффективные (хоть и не всегда доступные для пациентов) лекарства, а перспектива полного искоренения вирусного гепатита уже не кажется делом очень далекого будущего. «Медуза» рассказывает о том, что именно сделали Олтер, Хаутон и Райс, как им это удалось и почему без этого фундаментального открытия никакой прогресс в борьбе с гепатитом был бы невозможен.

Если бы кто-то захотел описать историю открытия гепатита C в числах, то это вполне можно было бы сделать, ограничившись всего двумя: 10 и 22.

В конце 1980-х, когда в журнале Science вышла ключевая работа Хаутона с описанием природы вируса, примерно 10% всех процедур по переливанию крови, проводившихся в США, заканчивались инфекцией пациента гепатитом — тяжелым хроническим заболеванием без какого-либо специфического лечения (на тот момент). Если представить, в каком количестве медицинских процедур может потребоваться переливание крови, то и для медиков, и для пациентов такая практика оказывалась ужасной — получалось, что каждый десятый нуждающийся в переливании мог вместе с медицинской помощью получить в нагрузку еще и тяжелейшее хроническое заболевание. При этом никакого способа обойтись без этой рулетки, исключив из банка инфицированную кровь, не было. Ведь для того, чтобы создать тест на присутствие инфекционного агента, необходимо было точно знать его природу, а долгие годы работы в этом направлении были, в общем-то, безрезультатными.

Об этом, в частности, говорит второе число. Это 22 года, прошедшие между тем, когда стало понятно, что новый вид гепатита существует и что он может передаваться от человека к человеку неким инфекционным агентом, и экспериментом, в котором была поставлена точка в поиске природы этого агента. Этот 22-летний период разделяет работу самого старшего из нынешних лауреатов — Харви Олтера (предложившего в ней временное название для нового типа гепатита — «ни А, ни B»), и экспериментом самого младшего из лауреатов — Чарльза Райса, — сумевшего поставить точку в доказательстве природы возбудителя. Сам факт, что временное название агента, «ни А, ни В» (NANBH) вполне официально продержалось в научной литературе пару десятилетий, красноречиво свидетельствует, насколько все было непросто с поиском и обнаружением этого вируса гепатита C.

Как жили «без» гепатита C

К началу послевоенного периода ситуация с классификацией типов поражения печени была следующей. Было ясно, что существуют гепатиты, вызываемые внутренними причинами, — например, хроническим алкогольным отравлением или нарушениями работы иммунной системы. И есть гепатиты инфекционные, потенциально передающиеся от человека к человеку. Эти последние по клинической картине делились на гепатиты А и B, и впоследствии для каждого из заболеваний был найден свой инфекционный агент.

Гепатит А был связан с заражением через инфицированные продукты и воду. Это острое заболевание, которое иногда может завершаться летальным исходом, но никогда не бывает хроническим — и в этом отношении его эпидемический потенциал, конечно, гораздо ниже, чем у других вирусных гепатитов. По современным оценкам, на гепатит А приходится около 0,5% от всех летальных случаев вирусных гепатитов. Основное направление борьбы с ним — это улучшение санитарных условий, которые, конечно, сильно изменились с середины века. Против гепатита А сегодня существуют эффективные и надежные вакцины.

Гепатит B, передача которого была описана в связи с переливанием крови, оказался заболеванием более коварным — он может проявляться не только в острой, но и в хронической форме, что, конечно, способствует распространению в популяции. По подсчетам ВОЗ, сегодня в мире насчитывается около четверти миллиарда носителей вируса гепатита B, живущих с хронической инфекцией и далеко не все они знают о своем статусе. Благодаря существующим сейчас тестам риск заразиться при переливании крови может быть сведен к минимуму, поэтому сегодня основной способ передачи инфекции — «вертикальный в поколении», то есть от матери к ребенку. Как и в случае гепатита А, против гепатита B сегодня есть эффективная вакцина.

И вакцина, и тесты на гепатит B — прежде всего, заслуга Баруха Блумберга из Национальных институтов здоровья США. Этот исследователь в середине 1960-х годов распутал странный клубок экспериментов, в котором оказались связаны белки из сыворотки австралийского аборигена; пациент с гемофилией, переживший многие переливания крови; неожиданная реакция на австралийский антиген у пациента с «желтухой» — и многое другое.

Несмотря на множество странностей в первых экспериментах, вирус гепатита B оказался все-таки довольно удобным для исследования. Даже тем скудным набором методов, который имелся у ученых в 1960-е (а это было еще до изобретения ПЦР, современных методов чтения ДНК и, тем более, секвенаторов) Блумбергу удалось идентифицировать вирус. За что ученый и получил Нобелевскую премию 1976 года, менее чем через 10 лет после своего ключевого эксперимента. Однако с этого поиск возбудителей гепатита можно сказать, только начался.

Как гепатит С заметили

Харви Олтер, самый старший из нынешних лауреатов (он родился в 1935 году в Нью Йорке), хорошо знал о работах Блумберга и даже был соавтором нескольких из них. Открытие вируса гепатита B подстегнуло поиски нового возбудителя, который, как стало постепенно ясно, отвечал не просто за некоторую долю, а за подавляющее большинство инфекций, ведущих к поражению печени у тех, кто прошел через переливание крови. То есть, несмотря на успехи Блумберга, по-большому счету, качественного прогресса в поиске возбудителя не было — «рулетка переливания» все еще работала. Поиск причины этой основной доли инфекций и стал важнейшей задачей специалистов по переливанию крови, в том числе и Харви Олтера.

Первое время основной гипотезой, что же все-таки может вызвать хроническое поражение печени (если не гепатит B), была версия об особой форме протекания инфекции гепатита A — не острой, а хронической. Однако в тот момент, когда сам вирус HAV (hepatitis A virus) был обнаружен и подробно описан у обезьян-мармозеток, стало понятно, что дело точно не в нем. Тогда, в 1975 году, Олтер и авторы тех самых исследований на обезьянах Роберт Перселл и Стивен Файнстон описали все известные из практики переливания, приведшие к гепатитам и выдвинули версию о новом возбудителе — том самом, который, собственно, и получил это временное название «ни А, ни В».

Уже спустя пару лет после формулирования задачи поиска возбудителя, произошел первый прорыв — Олтеру и коллегам удалось воспроизвести заболевание на животных. Ученые перелили сыворотку носителей инфекции пяти шимпанзе и зафиксировали у них начало патологических процессов в печени.

Вообще, появление животной модели болезни — это обычно гигантский прорыв для исследования заболевания, так как переход от человека к животным позволяет наконец посмотреть на развитие заболевания «под микроскопом», получить недоступные другим способом образцы тканей и начать испытывать потенциальные лекарства. С момента, когда ученые переходят от описательной стадии на животную модель, исследования многократно ускоряются. Это подтвердит, например, любой специалист по депрессии и шизофрении, — тех заболеваний, где хорошей животной модели до сих пор нет.

Как при изучении гепатита С (не) возникла этическая проблема

Однако с гепатитом С произошла очень неприятная штука — шимпанзе оказались единственным видом животных, которые заражаются этим вирусом. Работать с ними и тяжело, и медленно, и дорого. Со временем, когда постепенно стал понятен уровень когнитивных способностей этих обезьян, эксперименты на шимпанзе стали выглядеть еще и этически сомнительными. Вообще, сейчас, когда во многих странах инвазивные эксперименты с высшими обезьянами запрещены, очень сложно представить, как бы прошли этическую комиссию те эксперименты, которые проводили нынешние лауреаты.

Забегая вперед, можно сказать что, к счастью, развитие биотехнологий на нынешнем этапе позволило частично воспроизвести развитие гепатита С на так называемых «гуманизированных мышах». У таких животных подавлена работа иммунной системы, и человеческие гепатоциты (клетки печени) могут свободно жить в организме, не вызывая реакции отторжения. Однако применимость таких мышей для исследования гепатита остается все еще ограниченной, а спор о том, насколько оправданы эксперименты на шимпанзе, когда у нас уже есть эффективные лекарства, но нет вакцины, все еще актуальным. В любом случае, следует иметь в виду, что открытие, отмеченное сегодня Нобелевским комитетом, без участия шимпанзе в свое время было бы невозможным.

Как нашли возбудитель гепатита С

Несмотря на появление животной модели болезни в 1978 году, почти за десять следующих лет никаких существенных сдвигов в поиске возбудителя гепатита «ни А, ни B» фактически не произошло. В плазме, где точно находился какой-то агент, вызывающий заболевание у шимпанзе, ничего обнаружить не удавалось. Вирус не выделялся и из других тканей никакими существовавшими на тот момент методами. Ученые явно чувствовали себя в тупике.

Выйти из него удалось группе Майкла Хаутона (родился в 1949 году в Великобритании) — для чего пришлось разработать новый метод исследования. Интересно, что для поиска человеческого вируса пришлось применить другой вирус — бактериальный (т.е. бактериофаг), который выступил в качестве микроскопической «пробирки», способной изолировать генетический материал возбудителя.

Вкратце эксперимент Хаутона выглядел следующим образом. Ученые взяли плазму инфицированного шимпанзе, в которой, как ожидалось, была высокая концентрация вирусных частиц, и поместили ее в ультрацентрифугу — прибор, который позволяет разделять вещества по размеру, вращая образцы с головокружительной скоростью и огромным ускорением. Поскольку было ясно, что речь идет о небольших вирусных частицах, исследователи примерно представляли, вещество какой массы их интересует. Из всего, что таким образом удалось выделить, извлекли нуклеиновые кислоты (и ДНК, и РНК) и на их основе собрали библиотеку фрагментов, где был как генетический материал самого шимпанзе, так и материал вируса.

Все эти фрагменты затем попали в отдельные «вирусы-пробирки», и каждый из них научился синтезировать что-то на основе того генетического фрагмента, который попал в его геном. И вот когда все эти «вирусы-пробирки» (а их было около миллиона) были проверены на реакцию с антителами против искомого возбудителя (антитела содержались в плазме человека, больного гепатитом), удалось найти единственный клон, в который попал искомый вирус-возбудитель. Дело было уже в 1989 году, и Хаутон с коллегами смогли довольно быстро установить, что речь шла про вирус, содержащий РНК, а не ДНК, и прочитали ее последовательность. С этого момента вирус получил свое нынешнее название — вирус гепатита С (HCV).

Как гепатит С научились лечить (хотя бы иногда)

Несмотря на этот важный прорыв, оставалась вроде бы формальная, но, тем не менее, важная вещь — воспроизвести заражение выделенным вирусом и показать, что клиническая картина заболевания совпадает с искомой. Дело в том, что обнаружить фрагмент вируса, вызывающий реакцию антител — это не то же самое, что обнаружить вирус, способный самостоятельно вызывать болезнь. Некоторые вирусы «работают» в паре с другими вирусами и вирусоидами, некоторые фасуют свой генетический материал в разные молекулы. В общем, без воспроизведения успешной инфекции чистым агентом (чего не удалось сделать Хаутону) окончательное подтверждение природы возбудителя гепатита С растянулось еще на несколько лет.

Окончательно поставить точку в этой эпопее удалось в 1997 году, когда группа Чарльза Райса (родился в 1952 году в США) из Университета Вашингтона, смогла выделить полноразмерный вирус, описать его (довольно сложно) устроенный геном и успешно заразить им шимпанзе. Интересно, что первыми авторами (то есть людьми, выполнившими основную часть экспериментов «руками») той самой статьи, где была описана вся эта работа, стали выходцы из новосибирского Академгородка вирусологи Александр Колыхалов и Евгений Агапов.

Обнаружение и исследование вируса гепатита C стало основой для создания нескольких антивирусных препаратов, которые сегодня позволяют бороться с заболеванием довольно эффективно. Для этого, впрочем, пришлось сделать довольно многое за пределами «стандартной» вирусологической практики: помимо природного HCV пришлось создать специальные штаммы, способные быстро размножаться в культурах тканей. Пришлось получить специальные линии мышей, где можно было бы тестировать потенциальные препараты.

Но если раньше терапия гепатита С ограничивалась неспецифическим использованием интерферона и других иммуномодуляторов, то работа по исследованию и «улучшению» вируса привела к появлению избирательных противовирусных препаратов, вроде софосбувира и ледипасвира, по-настоящему блокирующих размножение возбудителя. Стоимость и доступность таких препаратов для всех носителей, в том числе и россиян, вызывают очень серьезные вопросы, о чем «Медуза» уже писала, но эти вопросы хотя бы не касаются принципиальной возможности победить заболевание.