Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2020 für die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus

Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2020 wurde drei Wissenschaftlern verliehen, die einen entscheidenden Beitrag zur Bekämpfung der durch Blut übertragenen Krankheit geleistet haben, die weltweit Zirrhose und Leberkrebs verursacht und ein großes globales Gesundheitsproblem darstellt: Hepatitis C.

Harvey J. Alter, Michael Houghton und Charles M. Rice machten bahnbrechende Entdeckungen, die zur Identifizierung eines neuen Virus führten: des Hepatitis-C-Virus. Vor ihren Arbeiten waren die Entdeckungen der Hepatitis-A- und Hepatitis-B-Viren wichtige Schritte nach vorn gewesen. Die meisten durch Blut übertragenen Hepatitisfälle blieben jedoch ungeklärt. Die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus klärte die Ursache der übrigen chronischen Hepatitisfälle auf und ermöglichte Bluttests und neue Medikamente, die Millionen Leben retteten.

Hepatitis – eine weltweite Bedrohung für die menschliche Gesundheit

Leberentzündung oder Hepatitis ist eine Kombination der griechischen Wörter für Leber und Entzündung. Hepatitiden werden überwiegend durch Virusinfektionen verursacht. Wichtige Ursachen sind aber auch Alkoholmissbrauch, Umweltgifte und Autoimmunerkrankungen.

In den 1940er-Jahren stellte sich heraus, dass es zwei Hauptformen der infektiösen Hepatitis gibt. Die erste, als Hepatitis A bezeichnete Form, wird durch verunreinigtes Wasser oder Lebensmittel übertragen und hat gewöhnlich nur geringe langfristige Folgen. Die zweite Form wird über Blut und Körperflüssigkeiten übertragen und ist wesentlich gefährlicher, weil sie chronisch werden und zu Zirrhose und Leberkrebs führen kann (Abbildung 1). Diese Form ist heimtückisch: Gesunde Menschen können jahrelang unbemerkt infiziert sein, bevor schwere Komplikationen auftreten. Durch Blut übertragene Hepatitis geht mit erheblicher Morbidität (Krankheit) und Mortalität (Tod) einher und verursacht weltweit mehr als eine Million Todesfälle pro Jahr und ist damit ein globales Gesundheitsproblem von einer mit HIV-Infektion und Tuberkulose vergleichbaren Größenordnung.

Abbildung 1. Es gibt zwei Hauptformen der Hepatitis. Die eine ist eine akute Erkrankung durch das Hepatitis-A-Virus, das über verunreinigtes Wasser oder Lebensmittel übertragen wird. Die andere wird durch das Hepatitis-B- oder Hepatitis-C-Virus verursacht (diesjähriger Nobelpreis). Diese durch Blut übertragene Form ist meist chronisch und kann bis zu Zirrhose und hepatozellulärem Karzinom (Leberkrebs) fortschreiten.

Ein unbekannter Infektionserreger

Der Schlüssel zur erfolgreichen Bekämpfung von Infektionskrankheiten ist die Identifizierung ihres Erregers. In den 1960er-Jahren stellte Baruch Blumberg fest, dass eine Form der durch Blut übertragenen Hepatitis durch ein Virus verursacht wird, das als Hepatitis-B-Virus bekannt ist. Diese Entdeckung führte zu diagnostischen Tests und einem wirksamen Impfstoff. Dafür erhielt Blumberg 1976 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Zu dieser Zeit untersuchte Harvey J. Alter von den US-amerikanischen National Institutes of Health das Auftreten von Hepatitis bei Patienten, die Bluttransfusionen erhalten hatten. Bluttests auf das neu entdeckte Hepatitis-B-Virus verringerten zwar die Zahl transfusionsbedingter Fälle, doch Alter und seine Kollegen zeigten, dass beunruhigend viele Hepatitisfälle bestehen blieben. In dieser Zeit wurden auch Tests auf Hepatitis-A-Infektionen entwickelt; es stellte sich heraus, dass diese ungeklärten Fälle nicht durch Hepatitis A verursacht wurden.

Dass ein erheblicher Anteil der Bluttransfusionsempfänger durch einen unbekannten Erreger eine chronische Hepatitis entwickelte, war äußerst besorgniserregend. Alter und seine Kollegen zeigten, dass Blut dieser Patienten die Krankheit auf Schimpansen übertragen konnte, den einzigen empfänglichen Wirt neben dem Menschen. Weitere Studien zeigten, dass der unbekannte Erreger die Eigenschaften eines Virus hatte. Alters systematische Untersuchungen hatten damit eine neue, eigenständige Form der chronischen Virushepatitis beschrieben. Die rätselhafte Erkrankung wurde als “Nicht-A-, Nicht-B-Hepatitis” bekannt.

Identifizierung des Hepatitis-C-Virus

Die Identifizierung des neuen Virus hatte nun höchste Priorität. Alle herkömmlichen Nachweisverfahren wurden eingesetzt. Dennoch ließ sich das Virus mehr als ein Jahrzehnt lang nicht isolieren.

Michael Houghton, der für das Pharmaunternehmen Chiron arbeitete, übernahm die anspruchsvolle Aufgabe, die genetische Sequenz des Virus zu isolieren. Houghton und seine Mitarbeiter erstellten eine Sammlung von DNA-Fragmenten aus den Nukleinsäuren im Blut eines infizierten Schimpansen. Die meisten stammten aus dem Genom des Tieres, doch die Forscher vermuteten, dass einige vom unbekannten Virus abgeleitet waren. Ausgehend von der Annahme, dass die von unserem Immunsystem gegen das Virus gebildeten Antikörper im Blut von Hepatitispatienten vorhanden seien, verwendeten die Forscher Patientenseren, um klonierte virale DNA-Fragmente zu identifizieren, die Virusproteine kodierten. Nach umfangreicher Suche wurde ein positiver Klon gefunden. Weitere Untersuchungen zeigten, dass er von einem neuen, auf RNA basierenden Virus aus der Familie der Flaviviren stammte, das als Hepatitis-C-Virus bezeichnet wurde.

Abbildung 2 Zusammenfassung der mit dem diesjährigen Nobelpreis ausgezeichneten Entdeckungen. Harvey J. Alters systematische Untersuchungen zur transfusionsbedingten Hepatitis zeigten, dass ein unbekanntes Virus häufig chronische Hepatitis verursacht. Michael Houghton nutzte eine zuvor unerprobte Strategie, um das Genom des neuen, als Hepatitis-C-Virus bezeichneten Erregers zu isolieren. Charles M. Rice lieferte den endgültigen Beweis, dass das Hepatitis-C-Virus allein Hepatitis verursachen kann.

Die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus war entscheidend. Ein wesentlicher Teil des Puzzles fehlte jedoch: Kann das Virus allein Hepatitis verursachen? Dazu mussten die Wissenschaftler untersuchen, ob sich das klonierte Virus vermehrte und die Krankheit hervorrief. Charles M. Rice, Forscher an der Washington University in St. Louis, und weitere Arbeitsgruppen zu RNA-Viren machten auf einen zuvor nicht beschriebenen Bereich am Ende des Hepatitis-C-Virusgenoms aufmerksam, der ihrer Vermutung nach für die Virusreplikation (Vermehrung) wichtig sein könnte. Sie beobachteten auch Variationen in isolierten Virusproben und vermuteten, dass einige die Replikation hemmen könnten. Mithilfe der Gentechnik erzeugte Rice eine RNA-Variante des Hepatitis-C-Virus, die den neu identifizierten Genombereich enthielt und keine inaktivierenden genetischen Veränderungen aufwies. Nach Injektion dieser RNA in die Leber von Schimpansen wurde das Virus im Blut nachgewiesen; außerdem traten krankhafte Veränderungen auf, die denen bei Menschen mit chronischer Erkrankung ähnelten. Dies war der endgültige Beweis, dass das Hepatitis-C-Virus allein die ungeklärten transfusionsbedingten Hepatitisfälle verursachen konnte.

Bedeutung dieser mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Entdeckung

Die mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Entdeckung des Hepatitis-C-Virus ist ein wichtiger Erfolg im anhaltenden Kampf gegen Viruserkrankungen (Abbildung 2). Dank dieser Entdeckungen stehen heute äußerst empfindliche Bluttests zur Verfügung. Sie verhindern in vielen Teilen der Welt Hepatitis nach Bluttransfusionen und haben die globale Gesundheit erheblich verbessert. Die Entdeckungen ermöglichten auch die rasche Entwicklung antiviraler Medikamente gegen Hepatitis C. Erstmals in der Geschichte ist diese Krankheit nun heilbar, was die Hoffnung auf die Beseitigung des Hepatitis-C-Virus in der Weltbevölkerung stärkt. Dafür sind internationale Anstrengungen nötig, die Bluttests erleichtern und antivirale Medikamente weltweit zugänglich machen (Abbildung 3).

Abbildung 3. Die Entdeckungsgeschichte des Hepatitis-C-Virus machte 3 Wissenschaftler zu Trägern des Nobelpreises. Die Entdeckung ermöglichte empfindliche Bluttests, die in großen Teilen der Welt das Risiko einer durch Transfusion übertragenen Hepatitis beseitigten. Dieser Durchbruch führte außerdem zur Entwicklung antiviraler Medikamente, die die Krankheit heilen können. Hepatitis C bleibt ein bedeutendes globales Gesundheitsproblem. Nun besteht jedoch die Möglichkeit, die Krankheit zu beseitigen.

Harvey J. Alter

Er wurde 1935 in New York geboren. Sein Medizinstudium absolvierte er an der University of Rochester School of Medicine; anschließend erhielt er am Strong Memorial Hospital und den Universitätskliniken in Seattle eine Ausbildung in Innerer Medizin. 1961 trat er den US-amerikanischen National Institutes of Health (NIH) als ärztlicher Mitarbeiter bei. Nach einigen Jahren an der Georgetown University kehrte er 1969 als leitender Wissenschaftler in die Abteilung für Transfusionsmedizin des Clinical Center der NIH zurück.

Michael Houghton

Er wurde im Vereinigten Königreich geboren und promovierte 1977 am King’s College London. Danach arbeitete er bei GD Searle & Company, bevor er 1982 zur Chiron Corporation in Emeryville, Kalifornien, wechselte. 2010 ging er an die University of Alberta. Dort ist er derzeit Canada Excellence Research Chair in Virologie und Li Ka Shing Professor für Virologie. Er leitet außerdem das Li Ka Shing Institute of Applied Virology.

Charles M. Rice

Er wurde 1952 in Sacramento geboren. 1981 promovierte er am California Institute of Technology, wo er von 1981-1985 als Postdoktorand forschte. 1986 gründete er seine Forschungsgruppe an der Washington University School of Medicine in St. Louis und wurde 1995 Professor. Seit 2001 ist er Professor an der Rockefeller University in New York. Von 2001-2018 war er wissenschaftlicher und administrativer Direktor des Hepatitis C Research Center der Rockefeller University, an dem er weiterhin tätig ist.

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