Охота на «гепатит ни А, ни В»

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2020 года присуждена Харви Альтеру, Чарльзу Райсу (США) и Майклу Хоутону (Великобритания — Канада) за открытие вируса гепатита С.

Харви Альтер, Майкл Хоутон, Чарльз Райс Иллюстрация Петра Перевезенцева

Открытия нобелиатов 2020 года спасли миллионы жизней. Благодаря им появились анализы на гепатит С и лекарства, которые могут вылечить 95% инфицированных, если вовремя поставить диагноз.

Гепатит С встречается во всем мире. По оценкам ВОЗ, наиболее сильно затронуты Восточное Средиземноморье (2,3% населения, по данным 2015 года) и Европейский регион (1,5%) соответственно. Распространенность инфекции в других регионах, вероятно, не превышает одного процента. Проценты выглядят «нестрашными», но абсолютные цифры впечатляют. В 2015 году было зарегистрировано 1,34 миллиона случаев смерти от гепатита, в основном из-за инфекции вирусом гепатита С (ВГС). От этой болезни умирает примерно столько же людей, сколько от туберкулеза, и больше, чем от СПИДа.

Гепатит может быть токсическим (в том числе вызванным злоупотреблениями алкоголем), может быть следствием аутоиммунных или генетических заболеваний, но может быть и инфекционным. Чаще всего вирус передается при контакте с инфицированной кровью: при переливании крови или плазмы, при инъекциях загрязненными шприцами (23% новых случаев инфицирования ВГС и 33% смертности от ВГС связаны с употреблением инъекционных наркотиков). Вирус также может передаваться новорожденному ребенку от инфицированной матери. Реже — при сексуальных контактах или при совместном пользовании личными предметами, загрязненными инфицированной кровью. Гепатит С не передается с грудным молоком, через прикосновения, пищевые продукты или воду.

Во время острой фазы, которая длится около полугода, у большинства инфицированных не проявляется никаких симптомов. При этом 15—45% инфицированных избавятся от вируса самостоятельно, у остальных гепатит перейдет в хроническую стадию. Хроническое состояние тоже довольно долго остается бессимптомным до появления признаков цирроза или рака печени. Журналисты прозвали гепатит С «ласковым убийцей». Есть и другие вирусы гепатита —  E и D, но о них в другой раз.

Все это мы знаем теперь. А в 1940-х годах было известно только то, что существуют два основных типа воспаления печени (инфекционного гепатита), вызванного вирусами. Гепатит А, или просто желтуха, передается через загрязненную воду или пищу; тяжелые формы развиваются редко, обычно человек благополучно выздоравливает. Вирус гепатита А относится к семейству Picornaviridae. Второй тип передается через кровь и гораздо более страшен. Инфекция может привести к хроническому заболеванию с развитием цирроза и рака печени. Риск хронического гепатита после операций и многократных переливаний крови, по некоторым оценкам, тогда достигал 30%.

Ключ к борьбе с инфекцией — выявление возбудителя. В 1960-х американский генетик Барух Бламберг из Национальных институтов здравоохранения США, исследуя кровь людей в разных частях света, нашел особый белок, который встречался преимущественно у больных гепатитом. Это оказался белок вируса гепатита B — того самого, который передается с кровью. В отличие от вируса гепатита А, геном этого вируса состоял из ДНК, а не из РНК, его отнесли к семейству Hepadnaviridae. За это открытие Бламберг был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1976 году (вместе с Карлтоном Гайдузеком, который открыл прионные заболевания). Благодаря ему появились тесты на гепатит В и вакцины.

Харви Альтер в молодости сотрудничал с Бламбергом и участвовал в открытии антигена гепатита В. Затем он перешел в Банк крови Национальных институтов здравоохранения, где изучал возникновение гепатита у пациентов, перенесших переливание крови. Хотя анализы крови на вирус, найденный Блумбергом, снизили количество случаев гепатита, Альтер и его коллеги с тревогой констатировали, что до 80% случаев все еще оставались необъяснимыми. Некоторое время обвиняли вирус гепатита А, но, когда появились тесты на этот вирус, стало ясно, что он ни при чем.

Альтер и его коллеги показали, что кровь пациентов, у которых развился гепатит после переливания крови и при этом не было выявлено ни одного из двух известных вирусов, вызывает ту же болезнь у шимпанзе (единственного животного, кроме человека, которое оказалось восприимчивым). Неизвестный инфекционный агент имел характеристики вируса. Загадочное заболевание стали называть «гепатит ни А, ни В» (NANBH).

Неуклюжее рабочее название задержалось в медицинской литературе надолго. Идентифицировать вирус не удавалось более десяти лет. Это смогли сделать Майкл Хоутон, работавший в то время на калифорнийскую фармацевтическую фирму Chiron, и его коллеги. Они выполнили удивительно изящное и кропотливое исследование.

Сегодня изучение фрагментов нуклеиновых кислот из плазмы крови человека — инновационный, но все-таки уже привычный метод. Однако Хоутон с коллегами начали охоту на NANBH в первые годы 1980-х. На матрице РНК из крови инфицированных шимпанзе они получали комплементарные молекулы ДНК (кДНК), затем клонировали их, то есть встраивали в специальные молекулы ДНК, а эти молекулы — в бактерии. Бактерии, растущие на чашках Петри, «прочитывали» (экспрессировали) гены из инфицированной крови и, по идее, могли синтезировать белки — белки шимпанзе либо таинственного вируса.

Но как выяснить, в какой колонии бактерий есть вирусный белок? Для этого использовали сыворотку крови пациента с активно протекающим заболеванием печени, исходя из предположения, что в крови должны быть антитела против вируса. И действительно, среди бактериальных колоний, «помеченных» антителами, оказалась одна, содержащая копию генома нового вируса. Это дало возможность получить и сам геном — наконец-то он оказался в руках ученых! Последовательность генома демонстрировала некоторое сходство с геномами уже известных вирусов денге и желтой лихорадки. Как и эти вирусы, новый патоген был отнесен к тому же семейству Flaviviridae. Заметим, что вирусы гепатита 
А, В и С между собой не родственники и даже принадлежат к разным семействам.

Хоутон с коллегами быстро разработали иммуноанализ для обнаружения антител против вируса гепатита С в крови. Причинно-следственная связь между вирусом и болезнью была очевидна. Однако по правилам микробиологии она считается доказанной, когда удается выделить вирус, способный инфицировать человека и животных и вызывать характерную клиническую картину. Это заслуга третьего нобелевского лауреата — Чарльза Райса из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Геном вируса гепатита С представляет собой единственную молекулу РНК. Научные группы Райса и Кунитады Симотоно из Национального исследовательского института онкологического центра в Токио впервые описали «хвостовую» область этой молекулы (3’-конец, как говорят молекулярные биологи) и предположили, что эта область необходима для размножения (репликации) вируса. Райс сконструировал геномы вирусной РНК, содержащие 3’-область, ввел их в печень шимпанзе и стал искать доказательства репликации. (Геном — «инструкция для сборки» вируса, коль скоро он попал в клетку, вирусные частицы образуются сами.) Однако сначала Райс не смог обнаружить вновь продуцируемый вирус в крови.

РНК-вирусы очень изменчивы, вспомним ВИЧ или новый коронавирус, за чьим геномом пристально следят биоинформатики всего мира (пока никакой сильно смертоносной мутации не нашли, но это не повод расслабляться). Однако на самом деле гораздо чаще встречаются мутации, которые мешают, а не помогают вирусу плодиться и размножаться. Зная об этом, Райс сконструировал геномы, в которых были исключены вредные для вируса мутации. На этот раз эксперимент с шимпанзе оказался успешным. У животных развились клинические признаки гепатита, в их крови в течение нескольких месяцев обнаруживался инфекционный вирус. Это неоспоримо доказывало, что вирус гепатита С сам по себе может вызывать гепатит: дело закрыто.

Благодаря работам Райса, а также Ральфа Бартеншлягера из Гейдельбергского университета, Майкла Софии, который после защиты диссертации в Колумбийском университете работал в различных биотехнологических компаниях, были созданы клоны вируса, хорошо подходящие для исследований in vitro. Исходный вирус в культуре клеток размножался неохотно, что затрудняло тестирование потенциальных лекарств. Позднее удалось получить и других модельных животных, кроме шимпанзе, например мышей с пересаженными человеческими клетками печени.

Теперь у нас есть высокочувствительные анализы крови на вирус гепатита С. Выявление вирусного генома в донорской крови практически уничтожило гепатит, связанный с переливанием, во многих частях мира. Тесты на гепатит С, основанные на ПЦР с обратной транскрипцией, позволяют вовремя обнаружить инфекцию, до того, как началась болезнь. А главное, появились эффективные лекарства. Гепатит С лечат веществами, подавляющими активность вирусных белков (их называют противовирусными препаратами прямого действия), препаратами интерферона. Среди новейших технологий — олигонуклеотиды, нацеленные на микроРНК клеток печени, важную для размножения вируса (см. «Химию и жизнь», 2014, 2).

Понемногу гепатит С переходит в категорию излечимых заболеваний. Возможно, когда-нибудь медицине удастся его окончательно истребить, как истребили черную оспу. Однако для достижения этой цели недостаточно научных открытий: нужны усилия правительств и служб здравоохранения всего мира.

Вот еще данные с сайта ВОЗ. В 2017 году из 71 миллиона человек, инфицированных вирусом гепатита С во всем мире, только 19% (13,1 миллиона) знали свой диагноз, и к концу 2017 года лишь около 5 миллионов прошли курс лечения противовирусными препаратами. Необходимо сделать гораздо больше, чтобы к 2030 году мы вылечивали 80% случаев инфекции гепатита С. Современные лекарства, как упоминалось в начале статьи, вылечивают 95%: осталось сделать так, чтобы все пациенты получили их вовремя.