Warum dauerte die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus mehr als 20 Jahre, die Entdeckung des neuen Coronavirus jedoch nur eine Woche?

Der erste Nobelpreis im Jahr 2020 wurde an drei Wissenschaftler verliehen, die über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren das Hepatitis-C-Virus entdeckten. Dank des technologischen Fortschritts und der Erfahrung früherer Generationen war es dieses Jahr nicht so schwierig, das neue Coronavirus zu „entdecken“.

Redakteur/Ding Lin Redakteur für neue Medien/Chen Xuanzhi

Während die Welt einen erbitterten Kampf gegen das neuartige Coronavirus führt, wurde der diesjährige Nobelpreis für Physiologie oder Medizin an die drei Entdecker des Hepatitis-C-Virus verliehen.

▲Die Bekanntgabe des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin 2020 (aus dem Internet)

Vor ihrer Arbeit waren die Viren Hepatitis A und B bereits entdeckt worden, doch mehr als 80 % der durch Blut übertragbaren Hepatitis-Fälle blieben „ungeklärt“. Die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus hat die Ursache für die verbleibenden Fälle chronischer Hepatitis aufgedeckt und Bluttests sowie neue Medikamente ermöglicht, die Millionen von Leben gerettet haben.

Um ein pathogenes Virus zu „entdecken“, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein

Patrik Ernfors, Experte des Nobelpreiskomitees, betonte in einem Interview mit den Medien die Bedeutung der Entdeckung des Virus.

„Der erste Schritt (um virale Infektionskrankheiten zu besiegen) besteht darin, das Virus zu lokalisieren, das die Krankheit verursacht“, sagte er. „Sobald wir diesen Schritt abgeschlossen haben, befinden wir uns am Ausgangspunkt für die Entwicklung entsprechender Medikamente und Impfstoffe.“

Wie das Nobelpreiskomitee beschrieb, dauerte es Jahrzehnte, bis Wissenschaftler das Hepatitis-C-Virus entdeckten. Denn um den Erreger einer Seuche zu bestätigen, sind in der Regel folgende Punkte erforderlich:

(1) Bei allen Patienten muss der vermutete Erreger nachgewiesen werden und die Nukleinsäure des Erregers muss in den klinischen Proben der Patienten nachweisbar sein.

(2) Der Erreger kann erfolgreich aus den klinischen Proben des Patienten isoliert werden.

(3) Die isolierten Erreger können nach Infektion von Wirtstieren dieselben Krankheitssymptome hervorrufen.

▲ Unter den Entdeckern des Virus zeigte Harvey J. Alter mit seiner systematischen Studie zur transfusionsbedingten Hepatitis, dass ein unbekanntes Virus eine häufige Ursache für chronische Hepatitis ist. Michael Houghton isolierte das Gen eines neuen Virus namens Hepatitis C-Virus; Charles M. Rice lieferte den endgültigen Beweis dafür, dass das Hepatitis-C-Virus allein Hepatitis verursachen kann.

Die drei Wissenschaftler und viele Menschen, die hinter ihnen stillschweigend mitwirkten, haben diese drei schwierigen Schritte geschafft. Heutzutage dauert die Entdeckung von Viren nicht mehr so ​​lange. „Virenjäger“ können jedes Jahr Hunderte von Viren identifizieren.

Die Geschwindigkeit der Entdeckung des neuen Coronavirus „bricht den Rekord“

Ende 2019 traten in Wuhan mehrere Fälle von Lungenentzündungen „unbekannter Ursache“ auf, und der Erreger wurde schnell als „neues Coronavirus“ identifiziert.

Einem Bericht der Nachrichtenagentur Xinhua zufolge startete das chinesische Zentrum für Seuchenkontrolle und -prävention am 2. Januar dieses Jahres, nachdem es die von der Provinz Hubei zur Untersuchung eingesandten Fallproben erhalten hatte, sofort einen „Staffellauf“: Extraktion von Nukleinsäure, Gensequenzierung, Vergleich und Analyse … Nach über 30 Stunden ununterbrochener Arbeit wurde der genetische Code des Virus endlich zum ersten Mal entschlüsselt. Auf Grundlage dieser vollständigen Genomsequenz wurden rasch Reagenzien zur Nukleinsäureerkennung entwickelt.

Der zweite Schritt ist die Virusisolierung. Die Isolierung und Kultivierung des Coronavirus ist bereits schwierig, und die Proben wurden eingefroren und wieder aufgetaut sowie über weite Strecken transportiert, was die Trennung noch schwieriger macht. Es dauerte jedoch fünf Tage, bis die Forscher das neue Coronavirus erstmals isolieren und identifizieren konnten. Dabei gelang ihnen das weltweit erste elektronenmikroskopische Foto des neuen Coronavirus, das den „letzten Nagel in den Sarg“ für die schnelle Identifizierung des Erregers schlug.

Am 12. Januar übermittelten das Chinesische Zentrum für Seuchenkontrolle und -prävention, die Chinesische Akademie der Medizinischen Wissenschaften und das Wuhan-Institut für Virologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften als benannte Stellen der Nationalen Gesundheitskommission der Weltgesundheitsorganisation die Informationen zur Genomsequenz des neuartigen Coronavirus und veröffentlichten sie zur gemeinsamen Nutzung in der Global Influenza Sharing Database. Dies bildet eine wichtige Grundlage für die weltweite Impfstoffentwicklung, Arzneimittelforschung und Seuchenbekämpfung.

„China hat den Erreger in Rekordzeit identifiziert und die vollständigen Informationen zur Genomsequenz des Virus an die Weltgesundheitsorganisation und andere Länder weitergegeben“, sagte Tedros Adhanom Ghebreyesus, Generaldirektor der Weltgesundheitsorganisation.

Verglichen mit der schnellen „Entdeckung“ des neuen Coronavirus verlief die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus sehr langsam. Dies ist offensichtlich auf die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie zurückzuführen. Beispielsweise war der Nukleinsäuretest der Schlüssel zur Entdeckung des neuen Coronavirus, und die einfachste Gensequenzierungstechnologie wurde erst Ende der 1970er Jahre entwickelt.

Nachdem Harvey Alter 1972 bewiesen hatte, dass ein „Nicht-A, Nicht-B“-Virus die Ursache für chronische Hepatitis sei, verzögerte sich die Isolierung des Virus. Erst 1989 gelang es Michael Houghton und anderen mithilfe modernster Molekulartechnologie, die Nukleinsäure des Hepatitis-C-Virus zu isolieren. 1997 nutzte das Team um Charles Rice Methoden der Gentechnik, um das aktive Hepatitis-C-Virus zu „transformieren“ und bewies, dass das Virus selbst Hepatitis C verursachen kann.

Dennis Brown, wissenschaftlicher Leiter der American Physiological Society, sagte in einem Interview mit den Medien: „Sie warten darauf, dass die Technologie ausgereift ist.“

Der „vergessene“ Entdecker des menschlichen Coronavirus

Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler den „wahren Übeltäter“, das neue Coronavirus, dank ihrer Vertrautheit mit diesem Virustyp schnell identifizieren – die Entdeckung des neuen Coronavirus basierte auf früheren Entwicklungen in der Virologie, einschließlich des Hepatitis-C-Virus, das ebenfalls ein RNA-Virus ist.

▲ Schematische Darstellung des Hepatitis-C-Virus (Quelle: sciencenews.org)

Das wahre Erscheinungsbild menschlicher Coronaviren wurde erstmals in den 1960er Jahren offenbart, und die Menschheit kennt sie seit mehr als einem halben Jahrhundert.

Die erste Person, die das menschliche Coronavirus „sah“, war eine Frau, die britische Virologin und Expertin für Virusbildgebung June Almeida.

Almeidas richtiger Name vor der Heirat war Joan Hart. Sie wurde 1930 in Glasgow, Schottland, geboren. Ihr Vater war ein örtlicher Busfahrer und sie selbst hatte keine große Schulbildung erhalten. Da sie sich die Studiengebühren nicht leisten konnte, nahm sie mit 16 eine Stelle als Technikerin im histopathologischen Labor des Glasgow Royal Infirmary an. Einige Jahre später, nach ihrer Heirat, wanderten Almeida und ihre Familie nach Toronto, Kanada aus.

Am Ontario Institute for Cancer Research beherrschte Almeida nicht nur den Umgang mit Elektronenmikroskopen, sondern erfand auch eine innovative Methode zur deutlicheren Abbildung von Viren: Mithilfe von Antikörpern werden die Viren zu Clustern aggregiert.

▲Die britische Virologin und Expertin für Virusbildgebung Joan Almeida (aus dem Internet)

Almeidas Talent wurde von britischen Wissenschaftlern anerkannt und sie wurde 1964 in ihr Land zurückgeholt, um an der Medizinischen Fakultät des St. Thomas’ Hospital in London zu arbeiten (in diesem Krankenhaus wurde auch der britische Premierminister Boris Johnson behandelt, nachdem er sich mit dem neuen Coronavirus infiziert hatte). Nach seiner Rückkehr nach Hause begann Almeida mit David Tyrrell zusammenzuarbeiten, dem Leiter eines Erkältungsforschungslabors.

Als Tyrrells Team Nasenspülproben von Freiwilligen untersuchte, stellte es fest, dass viele, aber nicht alle mit Erkältungen in Verbindung gebrachten Viren im Labor gezüchtet werden können. Unter den vielen Proben befand sich eine mit der Nummer B814, bei der es sich um eine Nasenspülflüssigkeit eines Grundschülers aus Südengland handelte.

Im Gegensatz zu den Halsschmerzen einer typischen Erkältung kann B814 bei der infizierten Person zu Antriebslosigkeit führen. Darüber hinaus kann B814 durch Fettlösungsmittel inaktiviert werden, was bedeutet, dass der Erreger eine Lipidaußenmembran besitzt, die sich ebenfalls von typischen Erkältungserregern unterscheidet.

Tyrrell war neugierig: Ist es möglich, das wahre Erscheinungsbild des Virus direkt unter einem Elektronenmikroskop zu sehen? Sie schickten einige Proben an Almeidas Labor, aber Tyrael machte sich nicht viel Hoffnung. Schließlich konnte die Probe bei infizierten Freiwilligen Symptome hervorrufen, sich jedoch in üblicherweise verwendeten Kulturumgebungen nicht vermehren. Viren, die nicht angereichert und gereinigt wurden, sind unter dem Elektronenmikroskop nicht nur sehr selten, sondern werden auch vom Zellgewebe gestört.

Almeida hat alle Erwartungen übertroffen. Zur Verarbeitung der Proben (zur Erhöhung des Bildkontrasts) verwendete sie die „Negativfärbemethode“, die sie in Kanada erlernt hatte. Unter dem Mikroskop konnte sie die Viruspartikel erfolgreich erkennen und beschrieb sie als „ähnlich den Grippeviren, aber nicht genau gleich“.

Was sie sah, war tatsächlich das erste menschliche Coronavirus.

▲Elektronenmikroskopische Aufnahme des Coronavirus, aufgenommen von Almeida im Jahr 1966 (Quelle: Wikipedia)

Tatsächlich hatte Almeida ähnliche Viruspartikel gesehen, als er das Maus-Hepatitis-Virus und das Hühner-Bronchitis-Virus untersuchte.

Der von ihr bei einer Fachzeitschrift eingereichte Artikel wurde jedoch im Peer-Review-Verfahren abgelehnt. Kritiker sagten, dass die von ihr bereitgestellten Bilder von Viren, die Mäuse und Hühner infizieren, „nicht mehr als schlecht abgebildete Grippeviruspartikel“ seien.

Ein auf den Erkenntnissen aus Probe B814 basierender Artikel wurde 1965 im British Medical Journal veröffentlicht. Die Bilder der Viruspartikel, die Almeida sah, wurden zwei Jahre später im Journal of General Virology veröffentlicht. Der Name „Coronavirus“ wurde von Forschern wie Tyrrell und Almeida auf Grundlage mikroskopischer Bilder vergeben.

Um ihre Forschung fortzusetzen, wechselte Almeida später an die Royal Postgraduate School of Medicine in London (heute Imperial College Medical School), wo sie promovierte. Sie beendete ihre Karriere am Wellcome Institute in Großbritannien, wo sie mehrere Patente auf dem Gebiet der viralen Bildgebung erhielt.

Joan Almeida starb 2007 im Alter von 77 Jahren.

Almeida ist kein Wissenschaftsstar auf „Nobelpreisniveau“, dem jeder Aufmerksamkeit schenkt, und vielleicht haben nur wenige Menschen Mitleid mit ihr – ihre elektronenmikroskopischen Fotos des Rötelnvirus und des Hepatitis-B-Virus erscheinen in einigen Lehrbüchern, und sie war an der Entdeckung eines „unbedrohlichen“ Erkältungsvirus beteiligt, „das ist alles“.

Verweise

[1] bbc.com/zhongwen/simp/science-52300930

[2] nytimes.com/2020/05/08/obituaries/june-almeida-overlooked-coronavirus.html

[3] nationalgeographic.com/history/2020/04/june-almeida-discovered-coronaviruses-decades-ago-little-recognition/

[4] news.cctv.com/2020/01/09/ARTI9Vp9Lra4Tvltz3r7es96200109.shtml

[5] xinhuanet.com/world/2020-04/10/c_1125839503.htm

Produziert von: Science Central Kitchen

Produziert von: Beijing Science and Technology News | Science Plus-Kunde

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