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为何是他最后因HIV病毒摘得诺奖?,追踪艾滋病元凶

新浪科技综合2020-11-22 06:32:260阅

经过学界的讨论,最终新的病毒被命名为人类免疫缺陷病毒(HIV),其引起的疾病被统称为免疫缺陷综合征(AIDS),因此HIV又被简称为艾滋病毒。

蒙塔尼在LAV后又分离出一株能够增殖的毒株,称为LAI。可能是由于这株病毒有很强的增殖能力,它污染了蒙塔尼之前的LAV样品。蒙塔尼曾将这个样品寄给了盖洛,这导致了盖洛实验室毒株的污染。盖洛后来发现,其实验室分离的IIIB也被LAI污染,并且污染的毒株扩散到很多实验室。虽然到90年代这些毒株之间的污染才逐渐被认清,但这没有影响科学家其对引起人类免疫缺陷疾病的认知。

初涉病毒世界

当时,盖洛实验室发现的HTLV-1和HTLV-2是已知的唯一的人类逆转录病毒。利用盖洛实验室的HTLV抗体,蒙塔尼实验室检测了他们样品,却发现HTLV抗体并不能结合他们新发现的病毒。这说明新病毒并不是盖洛所推测的HTLV。

同时,蒙塔尼的合作者,电子显微镜学家Charles Dauguet也发现新病毒在电镜下的形态与HTLV不同。病毒学家Edwald Edlinger建议蒙塔尼将新病毒和动物中发现的慢病毒比较一下,通过电镜,他们发现新病毒与慢病毒看上去几乎相同。

不但如此,第二年(1985)5月,美国专利商标局(PTO)将新病毒血液检测的专利授予了盖洛所在的研究机构。但实际上,法国已经先于盖洛提交了几乎相同的专利申请。

后来的事实证明,盖洛的推测中,新病毒是逆转录病毒是正确的,但它却不是HTLV家族的新成员。

蒙塔尼是幸运的,第一份样品就带给了他正确的方向。他后来回忆说,其后他们收到一份样品,这名代号为MOI的病人同时感染了新病毒和HTLV。如果这是他们检测的第一份样品,他们很可能会和盖洛一样被误导。

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5岁的蒙塔尼正 图源:诺贝尔奖官网

1981年6月5日,美国疾病控制和预防中心报告,5名洛杉矶地区的男同性恋者患上了卡氏肺囊虫肺炎。

此时,另外两个实验室的研究对蒙塔尼的实验产生了巨大帮助。

1985年到1986年间,法国的代表先后发起了4次法律诉讼,两国政府也开展了长达两年的争论。直到1987年,时任美国总统里根和法国首相密特朗签署了一项和解协议,提出双方共享权益。然而该协议分给美国更多权益,直到1994年重新谈判后双方达成一致,各自享有50%的权益。

他的实验室不但发明了T细胞培养技术,还分离了第一个人类逆转录病毒——人类T细胞白血病病毒-1(HTLV-1)。而新疾病的很多表现与HTLV-1感染类似,比如都感染CD4阳性的T细胞,动物模型中HTLV-1感染的症状与新疾病很相似,而且HTLV-1的传播方式也和新疾病相似——都可以通过输血、性行为和母婴传播。这些线索促使盖洛相信,新疾病就是由和HTLV-1相似的逆转录病毒所引起。

高中时,蒙塔尼的成绩一直名列前茅,他对科学也有了越来越浓厚的兴趣。他在家里的地窖里建了一个简易的化学实验室,并自己制备氢气和有香味的醛类,甚至开始自制硝基化合物。同时,他还大量阅读物理学的书籍,特别是原子物理学等前沿领域。

通过这两种方法的帮助,蒙塔尼等人开始在乳腺癌病人中提取的T细胞中研究逆转录病毒。

争议惊动法美高层

蒙塔尼在此基础上,发现了病毒逆转录出的DNA可以整合到宿主细胞的基因组DNA中。此后,逆转录病毒成为蒙塔尼一生科学研究的中心。

1970年,大洋彼岸的美国有两个实验室(Howard Temin 和 David Baltimore),分别独立地在RSV中发现了逆转录酶。这种酶可以以病毒RNA为模板,合成相应的DNA。这不仅解释了RNA病毒的复制问题,还打破了生物学中心法则中以DNA模板合成RNA的教条,使人们意识到转录的过程也可以逆向进行。

与此同时,美国病毒学家盖洛(Robert Gallo)实验室发明了T细胞培养技术。通过在培养液中添加一种生长因子(TCGF,当时称为白介素2),原本难以在体外培养的人体T细胞便可以在体外进行扩增。

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HIV病毒 图源:pixabay

03

1983年下半年到1984年上半年,盖洛实验室的技术员Betsy Reed-Connole和合作者Mika Popovic分离到一些新的毒株(RF, IIIB和MN)。这期间,他们发表了一系列论文,详细报告了这些病毒的分离方法、体外扩增的方法,以及这种病毒是新疾病病原的证据。这些毒株也成为其后血液检测的标准品。

虽然经历诸多波折,但蒙塔尼最先分离出HIV的贡献得到了学界公认。盖洛在2002年发表在《科学》杂志上的评论也明确承认,由于其团队在1983年公布的毒株中未能排除HTLV,蒙塔尼团队是毫无争议首先分离出真正HIV的团队。

所谓“时势造英雄”,在这场发现病因的竞逐中,法国人蒙塔尼(Luc Montagnier)最终脱颖而出,发现并证明病毒HIV才是致命元凶。伴随这一发现过程的,还有他和另外一名美国科学家的争议,还使得美法两国政府高层介入甚至对簿公堂。

这种疾病非常罕见,一般只发生在免疫力极度低下的人群中。很快,美国CDC又发现更多症状相似的病人,这些人还有其它免疫力低下的症状,包括卡波济肉瘤、巨细胞感染等。

难民蒙塔尼

美国仓促举行的新闻发布会不但引来了后来的政治风波,在科学界也形成了众多争论。而此后的一些巧合更加剧了这些争论。

然而,消息不知怎么泄露了出去。一位记者联系了时任美国卫生与公共服务部部长玛格丽特·希克勒(Margaret Heckler),促使她紧急把盖洛召回国,并提前在美国单方面召开了新闻发布会。

2008年,蒙塔尼和他的合作者(Fran?oise Barré-Sinoussi)因发现HIV共同获得诺贝尔生理学或医学奖。他后来还成为世界艾滋病研究及预防基金会(World Foundation for AIDS Research)的共同奠基人,为人类认识HIV和艾滋病做出了巨大贡献。

而此时,蒙塔尼的实验也遇到了问题。他们从BRU病人中分离的病毒(LAV)无法在T细胞扩增。盖洛去巴黎访问了蒙塔尼实验室,并带给他IIIB病毒株的样品,这个毒株可以在T细胞中连续增殖。盖洛希望蒙塔尼将IIIB和LAV毒株进行比较,他们还商定如果他们分离的病毒是同一种的话就召开联合新闻发布会。

方寸之间,天差地别

04

上大学后,出于对医学研究的强烈兴趣,他决定将此作为自己的今后职业发展方向。但当时他所在的城市没有医学专业,他便上午去医院学习,下午在学校里参加植物学、动物学和地质学的课程。

1973年,J。 C。 Chermann和他的合作者Fran?oise Barré-Sinoussi加入了蒙塔尼的研究中心。Barré-Sinoussi对于检测逆转录酶的活性很有经验。蒙塔尼说服了他们一起研究能引起人类癌症的逆转录病毒。1977年,他们开始检测在巴黎医院中收集的病人血液和组织,看是否能发现逆转录病毒。

两年后(1939)的一天,7岁的蒙塔尼正和全家一起在舅舅的葡萄园中摘葡萄时,法国对德宣战了。到了第二年,随着德国的全面入侵,蒙塔尼全家出逃,沦为难民。从此他们食不果腹,经常忍受饥饿的折磨。在战争的4年里,正处在少年发育阶段的蒙塔尼的体重竟没有丝毫增长。

蒙塔尼和盖洛交流了自己的研究结果,盖洛建议联合发表双方的成果。1983年5月,蒙塔尼和盖洛同时发表了各自的分离的新病毒。然而,盖洛此时并不知道,他分离的病毒实际上是新病毒和HTLV的混合样品,而蒙塔尼分离出的LAV是一株纯病毒。这可能是盖洛后来未能与蒙塔尼分享诺贝尔奖的主要原因。

雪上加霜的是,蒙塔尼祖父被诊断出结肠癌,并在经受了巨大的痛苦后去世。目睹了祖父遭受的病痛,蒙塔尼萌生了学习医学和研究癌症的愿望。

来源:赛先生

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2008年12月10日蒙塔尼在斯德哥尔摩音乐厅获诺贝尔奖后 图源nobelprize.org

在23岁时,蒙塔尼成为巴黎索邦大学(Sorbonne Université)的研究助理,在此期间他学习了细胞培养的技术。1957年,弗伦克尔-康拉特(Heinz Fraenkel-Conrat)等科学家发现了烟草花叶病毒以RNA为遗传物质,并可以通过RNA来感染植物体。蒙塔尼深受触动,决定通过当时刚兴起的分子生物学来进行病毒研究。

此时,蒙塔尼得到了父亲送给他两件礼物:一台延时摄影相机以及一台显微镜。他利用这些设备研究了藻类细胞是如何根据光的强度来调节叶绿体的排布。通过使用不同颜色的滤镜,配合延时摄影和显微镜,他证明了藻类细胞不是通过叶绿素吸收红光,而是通过黄色色素吸收蓝光从而间接调控了叶绿体的方向。年仅21岁地蒙塔尼即通过这个成果完成了普瓦捷科学学院(Faculty of Sciences of Poitiers)的答辩。

盖洛猜测这种新疾病可能是由一种逆转录病毒引起的。作为逆转录病毒研究的先驱,盖洛这样猜测有充分的理由。

1983年1月3日,Brun-Vezinet得到了一位编号为BRU的病人的淋巴结样品。蒙塔尼亲自对该样品进行了研磨处理,并培养了样品中的T细胞。15天后,Fran?oise Sinoussi在培养液上清中检测到了逆转录活性,证实了新的病原体确实是一种逆转录病毒。他们把这株病毒称为淋巴结病相关病毒(LAV)。

新冠疫情期间,蒙塔尼宣称新冠病毒是人造的,遭到了很多人驳斥,甚至被人怀疑他的诺奖得主身份,但蒙塔尼在HIV病毒发现上的历史贡献,仍应该得到尊重。

当时这种疾病被称为“男同性恋病”。但人们很快意识到,各个人群都会感染这种疾病,且大都通过性行为或输血传染。作为一种传染性疾病,发现其致病因子成为控制疾病的当务之急。

五岁时,蒙塔尼在一条主干道上被飞驰而过的汽车撞倒。在昏迷了两天后,蒙塔尼才被救醒。虽然逃过大难,但这起事故给他造成了严重的伤害,并留下了疤痕。

因为病毒的复制在人体内会收到干扰素的抑制,因此蒙塔尼推测如果阻断干扰素的作用,就会使检测病毒变得更容易。恰在这时,法国维勒瑞夫的Ion Gresser实验室制备了一种抗血清,可以中和干扰素。经过测试,蒙塔尼和Barré-Sinoussi等人发现使用这种干扰素抗血清处理细胞后,内源逆转录病毒的表达升高了50倍。这大大提高了他们实验的敏感性。

结束了在英国的研究学习后,蒙塔尼回到法国居里研究所继续研究致瘤病毒(oncogenic virus)。当时,病毒学界有个巨大的谜团等待科学家的解答:RNA病毒是如何复制的?蒙塔尼试图发现病毒产生的双链RNA,他使用劳斯肉瘤病毒(Rous sarcoma virus, RSV)作为模型,在其感染的细胞中的确发现了双链RNA,但其序列却并不来源于病毒。同时,他在没有病毒感染的细胞中也发现了双链RNA,这证明了这种双链RNA和病毒没有关系。后来蒙塔尼回忆认为,这个发现其实已经部分接近了后来发现的小干扰RNA。

1972年,法国巴斯德研究所所长Jacques Monod找到蒙塔尼,希望他在巴斯德研究所建立一个研究病毒的中心。彼时,美国投入很多经费开始了一个病毒相关癌症研究项目(virus cancer program),肿瘤相关的病毒成为研究热点,蒙塔尼也在巴斯德研究所创建了病毒肿瘤学中心(Viral oncology unit)。

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盖洛(Robert Gallo) 图源:medschool.umaryland.edu

1981年6月之后,美国疾病控制和预防中心报道的艾滋病的病例不断增多。这种可怕的疾病究竟是什么原因导致的?这在当时成为迫在眉睫需要解决的问题。

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盖洛的猜想通过一些临床医生和免疫学家在领域里得到了传播。蒙塔尼也得知了这些猜想,在1982年,他和自己的学生Fran?oise Brun-Vezinet合作研究新的病原体。

1982年,盖洛实验室在这种新疾病的病人血液样品中检测与HTLV-1相似的DNA序列。1983年初,他们在33例样品中发现了2例含有HTLV相关的DNA。后来发现,这是因为这两个病人同时感染了HTLV病毒,但这些实验误导了盖洛,让他认为新疾病的病原体就是HTLV家族的新成员。

吕克·蒙塔尼于1932年出生在法国中央的沙步里(Chabris),这是一个以山羊奶酪和白芦笋等农产品闻名的小镇。作为家中的独子,蒙塔尼自然得到了父母的宠爱,本可以有无忧无虑的童年。但人生的意外和时代的洪流接踵而至,打破了蒙塔尼平静的生活。

幸运的是,教授蒙塔尼植物学的Pierre Gavaudan教授并不拘泥于教材上的知识。他跟学生们讲述当时生物学最新的进展,包括DNA双螺旋、在体外系统中用核糖体进行蛋白质的合成以及病毒的结构等等,这些知识给蒙塔尼打开了新的大门。

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2008年的诺贝尔生理或医学奖授予HIV和HPV病毒的发现者,图片来自nobelprize.org

此后,他来到英国卡斯尔顿的金斯利·桑德斯(Kingsley Sanders)的实验室研究口蹄疫病毒,在这里他证明了RNA可以像DNA一样通过碱基配对原则进行复制。

然而,就在蒙塔尼实验室做好了研究逆转录病毒的各种技术准备时,一种新的逆转录病毒——HIV开始在人类中流行,并造成了严重后果。

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不久,著名生物学家迈克尔·斯托克(Michael Stocker)在格拉斯哥建立了一个新的病毒研究所。蒙塔尼也来到此处开始研究多瘤病毒——一种会引起肿瘤的病毒。蒙塔尼和他的合作者证明了这种病毒的DNA本身就拥有了使其导致肿瘤的能力。虽然以现在的眼光看来,这并不稀奇,但在当时,这打破了一切生命活动都离不开蛋白质的传统观念。

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