Nagroda Nobla 2020 z medycyny: WZW typu C - cichy zabójca wątroby

Laureatami tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny są: brytyjski naukowiec Michael Houghton oraz Amerykanie Harvey Alter i Charles Rice. Wirus zapalenia wątroby typu C jest częstą przyczyną raka wątroby i główną przyczyną przeprowadzania przeszczepów tych narządów. Jak ważne było odkrycie wirusa?

Zapalenie wątroby jest głównie wywoływane przez infekcje wirusowe, chociaż mogą być inne przyczyny choroby, np. nadużywanie alkoholu, zatrucie toksynami czy choroby autoimmunologiczne. W latach 40. ubiegłego wieku, stało się jasne, że istnieją dwa główne typu zakaźnego zapalenia wątroby. Pierwsza, zwana wirusowym zapaleniem wątroby typu A (WZW A), przenoszona jest przez zanieczyszczoną wodę lub żywność i generalnie ma niewielki długofalowy wpływ na pacjenta. Chorujemy, źle się czujemy, zdrowiejemy.

Drugi rodzaj zakaźnego zapalenia wątroby jest przenoszony przez krew i płyny ustrojowe i stanowi znacznie poważniejsze zagrożenie, gdyż może prowadzić do przewlekłej choroby, a ta przekształcać się w marskość wątroby lub raka. Ta postać zapalenia wątroby jest podstępna, gdyż często nie daje żadnych objawów - osoby zakażone mogą żyć z wirusem nieświadome, zanim pojawią się poważne komplikacje. WZW typu C powoduje ponad milion zgonów rocznie na całym świecie, co czyni je globalnym problemem zdrowotnym porównywalnym z zakażeniem wirusem HIV i gruźlicą. 

Kluczem do skutecznej interwencji w przypadku chorób zakaźnych (jak choćby teraz COVID-19) jest zidentyfikowanie czynnika zakaźnego. W latach 60. ubiegłego wieku Baruch Blumberg ustalił, że jedną z postaci krwiopochodnego zapalenia wątroby był wirus, który stał się znany jako wirus zapalenia wątroby typu B. Jego odkrycie doprowadziło do opracowania skutecznych testów diagnostycznych i szczepionki. Blumberg otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1976 r.

W tym czasie Harvey Alter z NIH badał występowanie zapalenia wątroby u pacjentów, którzy przeszli transfuzję krwi. Chociaż badania krwi w kierunku nowo odkrytego WZW typu B zmniejszyły liczbę przypadków wystąpienia zapalenia wątroby związanego z transfuzją, zespół Altera z niepokojem spostrzegł, że chorych nadal było sporo. W tym samym czasie opracowano testy na WZW typu A i stało się jasne, że za zakażenie odpowiada jakiś inny czynnik chorobotwórczy.

Niepokojące było to, że u znacznej liczby osób otrzymujących transfuzję krwi rozwinęło się przewlekłe zapalenie wątroby wywołane nieznanym patogenem. Zespół altera wykazał, że krew od pacjentów z zapaleniem wątroby może przenosić chorobę na szympansy, jedynego podatnego żywiciela poza człowiekiem. Późniejsze badania wykazały także, że nieznany czynnik zakaźny ma cechy wirusa. Ostatecznie zidentyfikowano nową, odrębną postać przewlekłego wirusowego zapalenia wątroby. Tajemnicza choroba stała się znana jako zapalenie wątroby "nie-A, nie-B".

Identyfikacja nowego wirusa była kluczowa. Wykorzystano wszystkie tradycyjne techniki polowania na wirusy, ale mimo tego, patogen pozostawał niewykryty przez ponad dekadę. Michael Houghton, pracujący dla firmy farmaceutycznej Chiron, podjął się żmudnej próby wyizolowania sekwencji genetycznej wirusa. Jego zespół stworzył zbiór fragmentów DNA z kwasów nukleinowych znalezionych we krwi zakażonego szympansa. Naukowcy wiedzieli, że część z nich będzie pochodzić od nieznanego wirusa.

Zakładając, że we krwi pobranej od pacjentów z zapaleniem wątroby będą obecne przeciwciała przeciwko wirusowi, badacze wykorzystali surowice pacjentów do identyfikacji sklonowanych fragmentów wirusowego DNA kodującego białka wirusa. Po dokładnych poszukiwaniach znaleziono jeden klon. Dalsze prace wykazały, że pochodzi on z nowego wirusa RNA należącego do rodziny Flaviviridae. Nazwano go wirusem zapalenia wątroby typu C.

Odkrycie wirusa zapalenia wątroby typu C było kluczowe, ale brakowało jednego ważnego elementu układanki. Naukowcy nadal zastanawiali się, czy sam wirus może wywołać zapalenie wątroby? Aby odpowiedzieć na to pytanie, konieczne było sprawdzenie, czy sklonowany wirus jest w stanie replikować się i powodować chorobę. Tu do gry wkroczył Charles Rice z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis. Jego zespół zauważył wcześniej przeoczony region na końcu genomu wirusa zapalenia wątroby typu C, który (jak podejrzewano) może być kluczowy dla replikacji wirusa. Rice zaobserwował także różnice genetyczne w izolowanych próbkach wirusa i postawił hipotezę, że niektóre z nich mogą utrudniać replikację patogenu.

Naukowcy wygenerowali wariant RNA wirusa zapalenia wątroby typu C, który zawierał nowo zdefiniowany region genomu wirusa i był pozbawiony inaktywujących odmian genetycznych. Po wstrzyknięciu go do wątroby szympansów, wirusa wykryto we krwi i zaobserwowano zmiany chorobowe podobne do tych, które występują u przewlekle chorych ludzi. To był ostateczny dowód na to, że sam wirus zapalenia wątroby typu C może powodować niewyjaśnione wcześniej przypadku zapalenia wątroby zależne od transfuzji.

Bez odkrycia wirusa zapalenia wątroby typu C, niemożliwa byłaby skuteczna walka z chorobą. Dzisiaj są dostępne bardzo czułe testy krwi na obecność wirusa, które zasadniczo wyeliminowały zapalenie wątroby typu C występujące po transfuzjach krwi. Odkrycie wirusa umożliwiło także szybki rozwój leków przeciwwirusowych skierowanych przeciwko WZW typu C. Chorobę można wyleczyć, co daje nadzieję na wyeliminowanie jej ze światowej populacji, jak choćby udało się to z polio.

Obecnie na świecie z wirusem żyje ok. 70 milionów ludzi, a co roku z jego powodu umiera 400 000 z nich.