本篇报道围绕2018年度上海市自然科学奖一等奖项目“乙型肝炎慢性化的多重新机制及治疗策略研究”展开，该奖项由复旦大学袁正宏领衔的团队获得。
1981年，默沙东公司研发的一代乙肝疫苗Heptavax-B通过美国食品药品管理局（FDA）审批上市。同一时期的中国，乙肝泛滥的情况要严峻许多。
北京医科大学陶其敏医生顺着Heptavax-B的思路，于1975年7月1日研制出中国第一支血源性乙肝疫苗（这一疫苗根据诞生日期被命名为“7571”）。由于经费短缺无法支持在黑猩猩中开展动物实验，1975年8月29日，陶其敏医生挺身而出，勇敢地在自己身上注射“7571”疫苗——“7571”疫苗最终大获成功。
但血源性疫苗价格昂贵，同时仍然有潜在的安全隐患。随着重组蛋白革命的风潮在20世纪70年代末兴起，乙肝疫苗研究者开始将希望寄托于分子生物学技术。与此同时，加州大学伯克利分校的兰迪 · 谢克曼（Randy Schekman）教授发现蛋白分泌通路在单细胞生物面包酵母中高度保守。于是，在利用重组DNA技术开发新型HBV疫苗的跑道上，默沙东公司、百健公司和法国巴斯德研究所三个团队展开了激烈的角逐，最终由默沙东公司拔得头筹，开发的酵母重组蛋白疫苗Recombivax于1986年获批上市。这便是第二代乙肝疫苗。
二代乙肝疫苗安全性更高，生产成本低廉，显著加快了在乙肝疫苗人群中的普及速度。时任默沙东公司总裁的罗伊 · 瓦杰洛斯（Roy Vagelos）博士于1989年做出了一个伟大的决定，将默沙东公司的二代乙肝疫苗生产线以低廉的价格赠送给深受乙肝折磨的中国。
在疫苗强大力量的加持下，从20世纪90年代开始乙肝病毒的母婴传播被显著阻断：在短短20年的时间里，中国由母婴传播导致的乙肝病例下降了97%。
1989年9月11日，默沙东公司、中国技术进出口公司、北京生物制品研究所和深圳康泰生物制品公司签订了合同
但是抗击乙肝的战役还远远没有结束，到了2015年中国依然有8 000万左右的乙肝病毒感染者，其中包含2 280万的育龄妇女。因此，尽管乙肝疫苗非常有效，中国在2015年左右依然每年有5万名左右的婴儿一出生就不幸感染了乙肝病毒。
这就促使南方医科大学的侯金林医生发起了“小贝壳”项目（Shield Project）。根据侯金林医生的设想，通过“小贝壳”移动应用程序，全国的医生可以实时监测乙肝病毒携带者在怀孕期间的病毒活跃水平，从而指导高传染性妈妈们在怀孕期间服用抗病毒药物，并且在宝宝刚出生时一边通过被动免疫的方式注射抗体抵御乙肝病毒，另一方面及时注射疫苗帮助宝宝尽快建立起抵御乙肝病毒的“免疫军队”。截至2019年2月，全中国已经有124家医院加入了“小贝壳”项目，对阻断乙肝病毒母婴传播的保护率高达99.1%。
但对于目前全球范围内约2.6亿的乙肝感染者来说，打疫苗已为时过晚。乙肝病毒并不会立刻杀死自己的宿主细胞，但在慢性感染的状态下，肝细胞一面承担着高强度的代谢任务，一面承受着病毒寄生施加的压力。在这种长期“内卷”的状态下，肝功能的衰退在所难免进而引发肝病；而在这种“养蛊”环境下少数发生癌变的细胞由于更加适应恶劣的生存条件，最终的“蛊王”有可能促使肝癌发生。
幸运的是，经过几代科学家的努力，尽管乙肝目前还很难被“治愈”，但在很大程度上可以得到有效控制。说到乙肝的治疗，就不得不提抗病毒治疗的“绝代双骄”—— 干扰素和核苷类似物。
乙肝治疗的绝代双骄
在20世纪五六十年代，糖皮质激素类药物曾被应用于治疗肝炎，但人们逐渐意识到激素类药物虽然在治疗甲型肝炎中有一定作用，但在抗击乙型肝炎的战场上不仅毫无用武之地，反而对于病情有害。1981年，香港科学家林钜津、黎青龙与法国合作者经过严谨的临床试验，正式为乙肝激素疗法盖棺定论。
1957年，病毒学家亚历克 · 艾萨克斯（Alick Isaacs）和林登曼（Jean Lindenmann）发现了一种具有抗病毒效应的新型细胞因子，将其命名为“干扰素”。干扰素很快被视作“抗病毒的青霉素”，被人们寄予厚望。
1976年，美国国立卫生研究院的哈利 · 格林伯格（Harry Greenberg）等人首次在三名病情严重的慢性乙肝病人中尝试腹腔注射从人血中纯化出的干扰素。持续数月的干扰素治疗取得了奇效：三位患者体内的乙肝病毒扩增都得到了抑制，三人血清中乙肝表面抗原HBsAg水平都显著下降，其中有两人更是呈现出从“大三阳”到“小三阳”的血清型转换。可惜由于干扰素难以被批量生产，相关的临床试验被暂时搁置。
20世纪80年代中期，随着干扰素基因被克隆，将干扰素应用于乙肝治疗的兴趣再次被点燃。
尽管严重的副作用（尤其是精神类疾病方面）始终伴随着干扰素的使用，为期一年的干扰素注射治疗能够对20%~30%的慢性乙肝病人体内乙肝病毒形成有效打击。尽管由于cccDNA的存在，干扰素治疗并不能完全清除体内寄生的乙肝病毒，但经此一劫患者体内残余的乙肝病毒也仿佛是被“吓破了胆”，面对免疫系统的围剿从此“杯弓蛇影”，不再能对肝器官形成实质性的威胁。1986年6月，FDA批准将干扰素α-2b应用于乙肝治疗。
20世纪90年代，罗氏公司的科学家通过在重组干扰素蛋白上添加聚乙二醇修饰，极大地增加了重组干扰素在体内的稳定性，使得干扰素注射的频率由原先的每天一次降低到每周一次，所需的疗程也由52周缩减到了24周。但由于其较强的副作用，干扰素疗法并不适用于所有人，尤其是处在围产期的孕妇。那么在上文提到的“小贝壳”项目中，推荐乙肝感染孕妇口服的“抗病毒药物”究竟是什么呢？
1989年，加拿大一家名为BioChem的生物技术公司吸引了埃默里大学化学家雷蒙德 · 斯辛纳齐（Raymond Schinazi）的注意力。
埃默里大学化学家斯辛纳齐
BioChem的科学家研发了一种用于抗击HIV病毒的新型核苷类似物。斯辛纳齐注意到BioChem这一新型的合成产物是包含了“左旋”分子和“右旋”分子的混合物。出于化学家的直觉，斯辛纳齐猜测如果把这组对映异构体分离开，可能会得到更具生物学活性的化合物。他立刻与同事丹尼斯 · 利奥塔（Dennis Liotta）开展合作，尝试分别纯化出BioChem公司合成的混合物中的“左旋”分子和“右旋”分子。
对于核苷类似物，斯辛纳齐心中有着深深的执念：在寻找新型癌症化疗药物的探索过程中，他的博后导师威廉 · 普鲁索夫（William Prusoff）合成了一种名为“碘苷”（Idoxuridine， IDU）的胸腺嘧啶核苷类似物。不久之后，美国国立卫生研究院的眼科医生赫伯特 · 考夫曼（Herbert Kaufman）意外地发现这种失败的抗癌药物在治疗由病毒感染导致的疱疹性角膜病变中效果惊人，从此核苷类似物正式登上了抗病毒治疗的舞台。
普鲁索夫的博后弟子郑永齐（Yung-Chi Cheng）在探究核苷类药物抑制病毒机制时发现，以“碘苷”为代表的胸腺嘧啶核苷类似物大显神威的关键，是它们可以被病毒的胸腺嘧啶激酶误认作胸腺嘧啶，进而可以作为“捣乱分子”嵌入刚刚复制一半的病毒DNA，导致病毒DNA复制的意外中断。
因此，当艾滋病在80年代 暴发之际，在研发抗击HIV药物的过程中，胸腺嘧啶核苷类似物被寄予厚望——这其中自然少不了斯辛纳齐活跃的身影。
斯辛纳齐惊喜地发现一种名为齐多夫定（Zidovudine， AZT）的胸腺嘧啶核苷类似物能有效抑制HIV病毒的逆转录酶活性，但在人体中毒性较大。当斯辛纳齐还在谨慎地探索AZT的毒副作用时，竞争者大卫 · 巴里（David Barry）捷足先登，关于AZT作为抗艾药物的申请于1987年3月得到FDA批准，从而夺走了“第一款艾滋药物研发者”的荣光。
斯辛纳齐很不甘心，立志要卧薪尝胆研发出比AZT更加安全有效的抗艾新药。而被他寄予厚望的新目标，并不是胸腺嘧啶核苷类似物，而是四种常见含氮碱基之外的异类：硫代胞苷类似物（简称3TC，又被称为拉米夫定，Lamivudine）。斯辛纳齐惊喜地发现拉米夫定优秀的抑制HIV病毒表现，最终如愿以偿地在1995年将拉米夫定推向抗艾市场。
但与此同时，斯辛纳齐的师兄郑永齐还发现拉米夫定在细胞系中对于乙肝病毒的增殖也具有抑制效果，很快被推进到临床——拉米夫定可以口服，副作用明显低于干扰素注射，超过50%的病人在服用后病情得到缓解。最终，拉米夫定于1998年获得FDA批准被用于慢性乙肝感染的治疗。
但拉米夫定却存在两个巨大的缺陷：首先是耐药性，在拉米夫定巨大的选择压力下，那些DNA聚合酶不会结合拉米夫定的乙肝病毒在患者体内迅速获得巨大的生存优势，进而导致耐药性的产生——超过半数的乙肝患者在服药三年内都会产生耐药性；其次，拉米夫定只能抑制病毒的复制，而不能从根源上将乙肝病毒斩草除根。因此一旦停药，蛰伏已久的乙肝病毒就会迅速卷土重来——终生的服药需求为患者带来了巨大的经济负担。
一位病毒学家、一位化学家和一位创业者组成的“黄金铁三角”默契配合，联手为克服第一个问题找到了近乎完美的解决方案。
病毒学家埃里克·德克勒克
在德国合作者弗里茨 · 爱克斯坦（Fritz Eckstein）的邀请下，比利时鲁汶大学的病毒学家埃里克 · 德克勒克（Erik De Clercq）在1976年来到德国哥廷根参加一小群核酸化学家组织的会议。
德克勒克本来只想成为一名医生，对于做研究并不感兴趣。但就读医学院期间，在极富感染力的免疫学家皮特 · 德桑莫（Piet De Somer）再三建议下开始尝试科研。德桑莫在研制脊髓灰质炎疫苗的过程中一战成名，并且在干扰素被发现后迅速跟进，从而将德克勒克带入了干扰素和抗病毒的领域。受到关于“核酸激发干扰素分泌”发现的影响，默沙东公司莫里斯 · 希勒曼（Maurice Hilleman）在斯坦福大学托马斯 · 梅里根（Thomas Merigan）实验室开展博后研究期间，系统性地研究不同类型的寡聚核酸分子（由德国化学家弗里茨 · 爱克斯坦提供）刺激干扰素分泌的效果。
安东尼恩·霍利
会议中一位特殊的演讲者吸引了德克勒克：来自捷克斯洛伐克有机化学和生物化学研究所的安东尼恩 · 霍利（Anthonin Holy）痴迷于核酸化学，但工作的重要性并没有得到单位同事们的注意。受困于窘迫的经费状况，霍利买不到足够用于研究核酸成分的酶——为此他在实验室饲养毒蛇，从而能从蛇毒中纯化实验材料。
德克勒克主动找到霍利，为他慷慨提供所需的试剂。霍利也投桃报李，定期将自己新合成的核苷类似物寄给德克勒克进行抗病毒活性的测量。
不到一年的时间，两人的合作就结出了丰硕的果实：他们发现核苷类似物DHPA是一种广谱的抗病毒化合物，从此开启了他们长达数十年的科学合作。
随着艾滋病的 暴发在80年代成为环球同此凉热的公共卫生问题，德克勒克和霍利也加入了抗艾药物研发的大军。1986年，他们在腺苷的结构基础上合成了具有抑制HIV病毒复制功效的化合物PMEA。
可是，将一个药物通过临床试验最终推向市场造福大众，是一个需要大量人力物力投入的漫长过程。德克勒克和霍利都没有这个能力。
企业家约翰 · 马丁（John Martin）的加入至关重要。马丁是化学科研出身，此时在百时美施贵宝公司领导抗病毒药物的开发。马丁很看好PMEA用于艾滋病治疗的前景，主动联系了德克勒克和霍利——三人相谈甚欢，大有相见恨晚的感觉。当马丁于1990年开始掌舵初创的生物技术公司吉利德时，也将这项合作带到了新东家。
在后续的研究中，三人所领导的团队发现PMEA较强的肾毒性令其在抗艾药物开发的途中遗憾出局。但PMEA能在相对较低的剂量有效抑制乙肝病毒，使得三人组的注意力转移到了乙肝药物的开发上。
1992年，霍利发现只需要在PMEA的支链上额外添加一个甲基，所得的PMPA分子也能有效抑制乙肝病毒扩增。而PMPA还有更广为人知的另一个名字：替诺福韦（Tenofovir）。
替诺福韦的水溶性较差，吉利德的科学家在它的侧链添加了两个富马酸分子，得到水溶性更好的富马酸替诺福韦酯（TDF）。
临床3期结果表明，76%的“大三阳”感染者在服用TDF后病毒复制被抑制，93%的“小三阳”感染者服用TDF后有响应，同时三年内没有观察到一例耐药性的产生。
2008年，用于慢性乙肝治疗的TDF正式获批，商品名“韦瑞德”（Viread）。
在TDF的基础上，吉利德的科学家进一步优化了替诺福韦侧链上的基团，发现当把富马酸替换为艾拉酰胺时，整个分子不仅在血液中更加稳定了，而且还能被肝细胞主动吸收，从而极大降低了需要口服的剂量——这一分子学名叫做“替诺福韦艾拉酚胺”（TAF）。
2016年，TAF的临床3期结果公布，药效与TDF相似，但低剂量用药为患者们带来了一个福音：肾毒性显著降低了——2016年底，TAF正式获批上市，商品名“韦立德”（Vemlidy）。
除此之外，百时美施贵宝开发的恩替卡韦（Entecavir）、Idenix制药公司（2014年被默沙东公司收购）开发的替比夫定（Telbivudine）作为可以抑制乙肝病毒逆转录过程的核苷类药物纷纷加入了抗击乙肝的战斗中。
遗憾的是，尽管抗击乙肝的武器库中有这么多琳琅满目的药物，我们目前还只能做到阻止乙肝病毒的复制，无法将其完全清除。绝大多数的患者肝细胞表面依然可以检测到乙肝表明抗原HBsAg。进一步开发新型药物，还需要对于乙肝病毒的特性取得更加深刻的认识。
值得注意的是，相比于欧美国家，中国的乙肝患者数目更多，更加急切地盼望能根治乙肝病毒的新药。随着中国生命科学基础科研水平的飞速增长，中国的乙肝研究也开始腾飞。近些年来，中国科学家在乙肝基础研究领域做出了两项创新性研究。
揭晓乙肝病毒侵染肝细胞的谜题
乙肝病毒是如何感染宿主细胞的？人体中有各种各样的细胞类型，为什么乙肝病毒偏偏选择把感染扩增的“基地”选择在肝细胞？在乙肝病毒被鉴定后的将近50年时间里，这个问题始终是一个乙肝研究的黑洞。
人们推测乙肝病毒侵染的细胞特异性来源于乙肝病毒表面抗原与人体肝细胞表面特定的“受体蛋白”的结合，但这个假想的“受体蛋白”究竟是什么却一直是一个谜团。这背后的一大原因在于，乙肝病毒体外研究在技术上是非常困难的。
在鉴定出“澳抗”后不久，巴鲁克 · 布隆伯格（Baruch Blumberg）团队的斯科特 · 马祖尔（Scott Mazzur）就试图在体外扩增乙肝病毒，但屡次尝试都以失败告终。
原来，乙肝病毒虽然在体内诡计多端，横行霸道，可一旦被安置在体外环境下培养就立刻变得非常娇贵，只能侵染刚刚被分离出的原代肝细胞——而且同一批肝细胞分裂几次，细胞膜表面的“受体蛋白”仿佛就神秘消失了。缺少了这个“里应外合”的关键帮手，乙肝病毒面对自己欺负惯了的肝细胞一下子便无可奈何。
乙肝病毒在体外的拉胯表现可苦了希望深入了解乙肝病毒侵染机制的研究者们。1987年，纽约大学的乔治 · 阿奇（George Acs）团队费尽气力终于研制出了一种能够让乙肝病毒实现扩增的细胞系：既然乙肝病毒无法自己攻克传代肝细胞系细胞膜构成的“堡垒”，研究者干脆将乙肝病毒DNA转入HepG2肝癌细胞系中。一旦进了细胞内部，乙肝病毒DNA就能迅速占领细胞核，合成出成千上万的病毒颗粒。郑永齐与斯辛纳齐有关拉米夫定对乙肝病毒增殖效果的研究，就是借助了阿奇团队开发的这一细胞系。但这一系统的原理决定了它并不能帮助研究者寻找肝细胞特有的乙肝病毒受体蛋白。
北京生命科学研究所研究员李文辉
2007年，在北京生命科学研究所（NIBS）建立起独立实验室的李文辉，向这一科学难题发起了挑战。
要想找到乙肝病毒受体，首先得有个乙肝病毒能侵染的细胞模型。2002年法国科学家通过对一份肝癌病人的冻存细胞进行诱导分化，获得了能被乙肝病毒稳定侵染的肝细胞系HepaRG。因此，如果李文辉能培养出大量的HepaRG细胞系，就有可能从中纯化出神秘的“乙肝病毒受体”。可是，HepaRG细胞系的诱导分化过程比较麻烦，所需要的时间也比较长，使用起来远不如常用的细胞系方便。那有没有可能从实验动物的肝细胞中找到合适的模型呢？
奇怪的是，乙肝病毒仿佛就是为人体细胞“量身定制”似的，除了黑猩猩以外在其他灵长类动物中都无法引发肝炎症状，对于小鼠这样的小型动物更是鞭长莫及。
中国科学家在20世纪80年代发现一种与灵长类亲缘关系较近的小型动物树鼩（Tupaia belangeri）的肝细胞能被乙肝病毒感染。尽管只会引起轻微的肝炎症状，但这说明树鼩的肝细胞表面存在乙肝病毒受体。1996年，德国的研究者在此基础上更进一步，发现体外培养的树鼩肝细胞不会像人类肝细胞一样轻易失去乙肝病毒受体，能够稳定地被乙肝病毒侵染。因此，李文辉将希望寄托在了树鼩肝细胞上。
同时，基于一段已知会与肝细胞表面结合的乙肝表明抗原片段，李文辉团队通过把其中的两个氨基酸替换为亮氨酸类似物（L-Photo-Leucine）将这一抗原片段改造为一个分子探针。当受到紫外光线照射时，这一分子探针上的亮氨酸类似物能与附近的蛋白质形成共价键连接。李文辉团队将探针从树鼩肝细胞中纯化出来，通过质谱学方法检测探针上连接的蛋白质，最终鉴定出了肝细胞表面被乙肝病毒“买通”的内应——钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白（NTCP）。
在体外细胞中异源表达NTCP蛋白，就为乙肝病毒的侵染打开了大门——从此研究者们再也不用为缺少乙肝病毒感染模型发愁了。
同时，研究者也将NTCP蛋白作为靶点，设计能抑制乙肝病毒侵染肝细胞的新型乙肝药物。目前，由德国生物技术公司MYR（于2020年12月被吉利德以11.5亿欧元的价格收购）开发的NTCP抑制剂Hepcludex已经于2020年7月在欧洲被批准上市，进一步丰富了人类抗击乙肝的武器库。
凭借鉴定乙肝受体蛋白NTCP的贡献，李文辉博士荣获2021年度乙肝研究领域的最高奖项——巴鲁克 · 布隆伯格奖。李文辉团队也在积极推进NTCP抑制剂的临床试验，未来我们也许将会看到国产NTCP抑制剂的问世。
外泌体：乙肝病毒侵染的秘密武器
免疫系统与乙肝病毒的斗争是一场持久战。在慢性乙肝病毒感染长期的消耗过程中，人体的天然免疫系统和适应性免疫系统都会陷入疲劳，无力对抗声势浩大的乙肝病毒。
而干扰素治疗之所以有效，我们可以想象成是为人体免疫系统空降了一群生力军，它们不仅能立刻投入战斗，还可以动员已经偃旗息鼓的免疫军队重新振作起来。但干扰素治疗并不总是所向披靡，只能给一部分病人带来病症上的缓解。这主要是由于乙肝病毒能够千方百计地阻挠免疫系统抵抗病毒的作战能力。比如复旦大学医学院的袁正宏团队就发现，血液中的乙肝病毒在被巨噬细胞吞食之后，能凭借表面抗原HBsAg干扰巨噬细胞的JNK信号通路，摧毁巨噬细胞的持续作战能力。再比如说，袁正宏团队还发现，乙肝病毒的DNA聚合酶可以抑制肝细胞感受外源DNA物质入侵的cGAS-STING通路，阻断受感染的肝细胞向免疫系统发出求救信号。
复旦大学医学院袁正宏教授
不过，在正面战场受到乙肝病毒压制的不利情况下，在肝器官的“病毒占领区”，还有一群令人意想不到的“敌后武装力量”，默默地支持着对抗乙肝感染的艰苦斗争，从而换来了干扰素治疗30%~40%的响应率。
袁正宏团队发现，在人体的肝器官中，有1/3的细胞属于肝非实质细胞（LNPC）。LNPC没有承担繁重的代谢任务，表面也不表达NTCP蛋白，因此不会受到乙肝病毒猛烈进攻。但身处病毒感染阴云笼罩的肝器官，LNPC并没有置身事外——在干扰素的刺激下，LNPC的细胞工厂被动员起来，大量合成抗病毒分子，再通过一种被称作“外泌体”（exosome）的囊泡将宝贵的“抗病毒补给物资”输送到水深火热的肝实质细胞中。这一发现丰富了人们对干扰素作用机制的认识：原来干扰素不仅能在正面战场抗击乙肝，还能够深入敌后，通过将抗病毒分子包装在外泌体中支持肝细胞的抗病毒斗争。
本文由上海市“科技创新行动计划”科普项目 （19DZ2332500）资助