寻找乙肝病毒受体：一场跑了五年的马拉松

寻找到乙肝病毒受体的科研团队成员合影，前排右一为李文辉，右三为严欢，后排左五为钟国才。北生所供图

　　名词解释

　　NTCP：乙型肝炎和丁型肝炎病毒的功能性受体“钠离子牛磺胆酸共转运多肽”（又称“肝脏胆酸转运蛋白”）的英文缩写。

　　HBV：乙型肝炎病毒。

　　HDV：丁型肝炎病毒，即乙肝卫星病毒。

　　受体：HBV及其卫星病毒HDV必须通过结合肝脏细胞表面受体分子，才能进入到宿主细胞内，实现对人体的感染。因此，找到HBV和HDV的受体，将帮助科学家深入了解乙肝的感染机制，建立更好的体外和动物研究模型，从而研发出有效的新药，制定有效的预防、治疗方法。

　　全球目前仍有超过3.5亿慢性乙肝患者，其中1500万人同时还感染了使病情更严重而且无药可治的乙肝卫星病毒HDV。中国是乙肝大国，约有1.2亿人携带乙肝病毒，慢性乙肝病人有3000万左右，每年约35万人死于慢性乙肝相关疾病。全球每年仍有近百万人死于乙肝和相关疾病，并伴随有相近数量的新报告病例。

　　一

　　同领域竞争对手说：“我曾以为我们能够第一个发表这项研究成果，但是事实上你们赢得了这场赛跑。我们对此并不嫉妒，而是衷心地祝贺——我们都将受益于此，尤其是那些患者。”

　　前不久，北京生命科学研究所（以下简称北生所）发表的一篇学术论文，在国际肝病学术界引发轰动。

　　“这篇文章有力地证明了NTCP是HBV和HDV的受体。” 三位国际评审专家如此评论：“长期以来，人们一直在寻找HBV和HDV受体，NTCP的发现是该领域的一项巨大进步，对于病毒性肝炎的基础与临床研究都将产生深远的影响。”

　　法国国立输血研究所资深肝炎分子病毒学家卡米尔·苏锐博士评价说：“你们的研究成果是HBV研究领域里非常重要的突破，它解决了一个多年来困扰我们大家的难题。”

　　这篇题为《钠离子牛磺胆酸共转运多肽是乙型肝炎和丁型肝炎病毒功能性受体》的文章，在11月13日的《eLife》杂志上在线发表。这是一个被国际科学同仁看好的新杂志，由美国霍华德·休斯医学研究所、德国马普学会和英国Wellcome Trust基金会等国际著名研究机构创办。

　　HBV感染研究领域的国际专家、德国海德堡大学史蒂芬·伍本教授在第一时间给论文的通讯作者发来电子邮件：“这一突出成果对HBV研究领域的影响不可低估，它将改变HBV领域内现行的研究模式，将可能帮助乙肝治疗新药的发现而为乙肝病人造福。”

　　他真诚地说：“我曾以为我们能够第一个发表这项研究成果，但是事实上你们赢得了这场赛跑。我们对此并不嫉妒，而是衷心地祝贺——我们都将受益于此，尤其是那些患者。”

　　赢得这场赛跑的领队，是今年41岁的北生所研究员李文辉。他的研究团队平均年龄不到30岁；两位共同第一作者严欢和钟国才，分别只有26岁、29岁。

　　发现NTCP，这支20人的团队花了将近5年时间。

　　二

　　按照研究所的章程，只有5年时间，如果做不出来，实验室就得关门。所长问：“你一定要做这个最难的课题吗？”

　　北生所所长、美国科学院院士王晓东至今记得2007年10月底，李文辉刚到研究所时他俩的一段谈话——

　　“我可以做点容易的东西，这样的课题很多，也容易发表论文。但我想做HBV受体，这是这个研究领域最难也是最亟须解决的问题，但很可能做不出来。”

　　“我一贯支持大家研究最有难度、最有价值的科学问题，但也要考虑研究所的章程——5年必须通过国际同行评估。如果5年之内做不出来，你的实验室就得关闭。你一定要做这个最难的课题吗？”

　　“不管那么多了，我就做它了。”

　　李文辉之所以这样毫不犹豫，缘于他早年的一段实习经历。

　　1993年，他在兰州医学院预防医学系上大四，被分到附属医院的传染病科实习。那时传染病科主要的病人就是乙肝患者，李文辉每天上午跟老师查房，病人痛苦而无助的表情深深地刺激着他。更让他难受的是，因为倡导保护性医疗，老师告诫他们：即使知道肝炎会发展成肝硬化、肝癌，也不能把这个真相告诉患者！

　　一次，李文辉耐不住一位患者的恳求，把真相告诉了她。老师知道后，对他进行了严厉的批评。

　　从此，无论是在兰州生物制品研究所念硕士，还是在中国协和医科大学（中国医学科学院） 读博士，李文辉念念不忘当年的情形。他想：中国的乙肝患者这么多，而又缺乏有效的药物，我们应当去面对它、解决它！

　　2001年，李文辉到美国哈佛医学院从事博士后研究，从事艾滋病病毒（HIV）研究。2003年初，当他从新闻中得知国内SARS病毒暴发的消息后，心里非常焦急。在实验室主任的支持和带领下，李文辉和在哈佛医学院工作的其他同事，包括妻子隋建华，很快投入到SARS病毒相关的研究中去。经过半年多夜以继日的奋战，他们关于SARS病毒受体的论文发表在《自然》杂志上，让同行刮目相看。

　　SARS病毒来去匆匆。随后几年，他继续从事HIV等病毒的研究。但在内心深处，他想的还是HBV。2007年秋，已可独立申请课题的李文辉跟爱人商量：“我要回国，研究HBV受体。”

　　“只要你自己考虑清楚了，我支持。”隋建华想都没想就同意了。因为，无论是她还是他，当初出国就是希望能开阔眼界、提高本领，然后回国做点有意义的事。何况她更知道：研究乙肝病毒是丈夫始终的心愿。

　　由于当时隋建华在哈佛医学院还有课题没有完成，李文辉就告别爱人和刚出生三个月的孩子，一个人回到北京，加盟刚创办两年的北生所，向心中的目标进发。

　　当然，他并不是不知道做HBV受体研究的挑战性。

　　早在上世纪60年代，国外的科学家就发现了HBV。40多年来，全球多个知名科研机构的顶尖科学家都在寻找HBV受体，各种学术期刊上也发表了多篇研究文章，对HBV受体提出过种种猜测。但随后的研究表明，迄今所发现的这些受体分子都不是HBV感染过程中起决定性作用的功能性受体分子。即使是相对容易的丙肝病毒（HCV）的受体，也是由国际上的几个顶尖实验室，花了十几年时间先后有一些突破的。

　　李文辉深知：他虽然做过HIV的相关研究，并曾成功找到SARS受体，但做HBV受体必须从零开始，而且难度极大、风险极高：很可能劳而无功，也有可能被国际同行抢在前头。

　　“只要这个课题有价值、有意义，就不该怕困难和风险。”他想。

　　三

　　4年过去，神秘的乙肝病毒受体还没露面，团队成员开始怀疑：“是不是这个受体根本就不存在？”

　　新建的实验室，新招的学生，新的未知领域。作为实验室主任，李文辉既是教练员、又是运动员，既是导演、又是演员，带领一群新手开始了有可能看不见终点的马拉松。

　　面对这个国际同行研究了40多年没有找到的受体，李文辉没有一上来就直奔主题，而是和学生们一起，耐心细致地搜集国内外已发表的有关论文，认真学习梳理、辨别真伪、分析方法，总结经验教训。同时，密切跟踪国际上的最新进展，寻找可能提供启示的蛛丝马迹……他告诉学生：千万别认为这样做是浪费时间，只有熟知前人所做的工作，才能打牢地基，避免多走弯路。

　　在感觉差不多的时候，在北生所的支持下，李文辉购买了两只树鼩，学着把这种外形酷似松鼠的灵长类小动物养活。

　　原来，此前中外科学家的研究表明，树鼩是除人类和黑猩猩以外唯一能被HBV感染的物种。为此，李文辉团队仔细观察树鼩的生活习性，在闹了不少笑话之后，终于使这种既害怕声响、又害怕孤独的聪明小动物“健康成长”了。然后，从它们的体内取出肝脏细胞，进行体外培养，建立研究HBV的体外感染模型。在北生所高通量测序中心蔡涛博士的帮助下，建立了树鼩肝细胞的基因表达图谱；再用质谱分析树鼩肝细胞里的可能相关蛋白质……

　　树鼩肝细胞感染率不高、模型系统不稳定、图谱分辨率不够……这些琐碎的细节问题，让大家头疼不已。但李文辉从来不急不躁，而是不厌其烦地指导学生不断重复操作、改进手段，一次不行两次、两次不行三次……这些基础但十分重要的工作，花了团队整整3年多时间！

　　到了2011年初，决赛开始了。

　　等待他们的困难，难得令人抓狂。

　　想象一下吧：乙肝病毒的直径只有40纳米，几乎是最小的病毒。在几万倍的电子显微镜下，负责乙肝感染的病毒蛋白看上去像一个大脑袋、短柄儿的毒蘑菇；它镶嵌在病毒包膜上，短柄儿前后4次跨过细胞膜，在病毒中极为罕见。

　　树鼩肝细胞表面的受体也与众不同。这个受体本身就小的微乎其微——肝脏细胞只有放在几万倍的电镜下，才能用肉眼看到，而如果把1个肝脏细胞比作摩天大楼，其表面的受体只是上面的一扇小窗子。而且，这个受体跨膜多次，露在细胞膜外面的只是极小的部分，对分离鉴定、功能检测造成很多困扰。要在为数极多、大小和外形都相差无几的窗口中找到那个病毒钻进去的小窗子，谈何容易。

　　深知其难的李文辉反复思考，对传统的实验方法和手段进行了独创性的改进，兵分两路：一路是严欢带队，用“鱼钩”钓；另一路是钟国才带队，用对比排除的办法筛。结果，几个月过去了，两路人马均无功而返。

　　从2011年6月到9月，严欢日夜守候，记不清“钓”了多少次，但“钓”上来的，不是“海藻”，就是“海草”，不是想象中的大鱼。他沮丧之极，甚至萌生了放弃的念头。

　　钟国才筛查了4个多月，从2万多条“小金鱼”“筛”到了60条。但随后的验证表明：他一心想要的“小金鱼”难以确定，也有可能漏网了。

　　他陷入深深的怀疑之中：是不是这个受体根本就不存在？！

　　时间，已过去了整整4年。严欢临近博士毕业，钟国才的博士后工作也要结束——他们还没发表过一篇论文。

　　放弃还是继续？这的确是个问题。

　　四

　　他们要给自己，也给科学一个机会：“我们既然已经走了这么远、试了100种方法，为什么不走得更远些，给第101种方法一个机会？”

　　李文辉面临的压力无疑是最大的。4年来，除了吃饭睡觉，他满脑子想的都是与HBV有关的事，以至于在与爱人聊天、陪孩子玩的时候常常走神。虽然目前陷入几乎无路可走的困境，但经验告诉他：科学探索到一定程度，就会进入一个盲区，跨过这个盲区，也许会找到通往成功的小路。他似乎隐约感觉到：他们已经到了黎明前最黑暗的时候，伸手不见五指的前方，已出现微弱的光亮。

　　他觉察到了学生们的失望和焦躁。在一次集体讨论会上，李文辉说：“大家都清楚，我们在做的课题，国际同行已经做了40多年，肯定是非常困难、非常有挑战性的。所以，现在碰到的困难，是很正常的。前人和我们的研究已经表明，这个受体是肯定存在的，只是它非常隐蔽，躲藏在很难察觉的地方——也许这个地方我们已经去过，只是没有发现而已。”

　　说到论文，他说：“论文固然很重要，但比论文更重要的，是我们在研究过程中，自己的学术能力有没有提高。我想同学们毕业的时候最重要的收获，体现在大家的能力上，体现在你们提出问题、分析问题、解决问题的能力上——在这个过程中你到底学到了什么东西，这才是最重要的。只要自己的能力提高了，即使这次没有成功，但你今后肯定会有成功的机会。”

　　“李老师，如果最后我们找不到怎么办？”

　　“科学上的重大发现，都是经过一代甚至几代科学家的探索才完成的。那些没有成功的科学家，大家也不会忽视他们的贡献。如果我们大家已竭尽全力，找不到也无怨无悔。”李文辉话锋一转，“但是，如果我们就此放弃、最后让别人找到了，大家会不会后悔？”

　　他停了一下，说：“我们既然已经走了这么远，试了100种方法，为什么不走得更远些，给第101种方法一个机会？继续往前走，我们不会失去什么，只会进一步提高我们的能力。”

　　听完这番话，大家重新鼓起了勇气。经过相互交流、启发，团队不断改进“渔具”：对乙肝病毒表面一段特殊的氨基酸序列重新设计，把它变成受体最喜欢的“鱼饵”；在原来的“鱼钩”上加一个“倒钩”，防止狡猾的“小金鱼”逃脱；设计了一个单克隆抗体位点加在“鱼钩”上，为“鱼钩”上了“双保险”……

　　严欢用不断改进的“渔具”，继续不厌其烦地“钓鱼”，狡猾的“小金鱼”终于有动静了，并开始一点一点地浮出水面——

　　2011年10月10日晚，通过颤动的“鱼线”，确认了“小金鱼”所在“鱼群”；2012年1月7日午夜过后，在蛋白质组中心主任陈涉的帮助下，通过质谱鉴定，景致毅在多条外形很相似的“鱼”中找出了可能的“小金鱼”。

　　1月11日凌晨，初次验证结果表明，这条“小金鱼”很可能就是他们寻找了多年的乙肝病毒受体！

　　但是，这只是初步的结果，还需要进一步的可靠验证。此时已近年关，严欢、钟国才、徐广伟等人放弃回家过年，和李文辉夫妇一起，继续加班加点。

　　激动人心的时刻在1月27日的大年初五姗姗到来。这天晚上，李文辉走后，严欢继续在实验室工作。凌晨两点多，他得到了一个关键结果：把受体导入原来不能被丁肝病毒感染的肝癌细胞，结果实现了丁肝的感染！这，在世界上是第一次！

　　兴奋不已的严欢立刻给李文辉拨通了电话：“铁证如山，就是它了！”李文辉的反应没有他想象的那么激动：“应该没错。早点睡吧，明天还要继续。”

　　五

　　成功之后，年轻人说：“科研最大的乐趣，就在于在漫长、辛苦、枯燥的实验过程中，经历无数次的失败，承受屡屡的失望，享受偶尔的惊喜。”

　　严欢意犹未尽，又给李文辉写了一封电子邮件：我觉得今晚可能是睡不着了。对于我来说，科研最大的乐趣，就在于在漫长、辛苦、枯燥的实验过程中，经历无数次的失败，承受屡屡的失望，享受偶尔的惊喜。最后，在这激动人心的一刻体味一路走来的点点滴滴。

　　让他没想到的是，李文辉很快回了邮件：是的，这才是一种真正的幸福，但一生中只能体验有限的几次。

　　此时此刻，他同严欢一样，也毫无睡意。他心里清楚：这类验证通常需要两种方式：一个是功能获得验证，一个是功能丧失验证。严欢做的这次丁肝病毒验证，只是功能获得实验的一部分，还有很多事情要做。

　　稍松了一口气的他们，又继续进行乙肝病毒的功能获得验证。乙肝病毒的功能获得难度相对更大,他们大胆尝试了多个方案，直到3月中旬，钟国才和严欢先后分别在不同的条件下，确定了乙肝病毒在原本不能感染的肝癌细胞上的感染。

　　同时，钟国才还和徐广伟等人花了几周时间，分别完成了在不同细胞上受体的功能丧失实验。

　　至此，他们分别从充分性和必要性两个方面，验证了NTCP是乙肝病毒和丁肝病毒的受体。

　　说服了自己，还要说服别人。在文章最后投出去之前，王晓东叮嘱李文辉：一定要把文章让邵峰看一遍。

　　另一个实验室的主任邵峰研究员，是国际病原感染领域的后起之秀，说话向来不留情面。他看完文章后，提了几个尖锐的问题：“这些你能不能解释？不能解释我就不信！”

　　李文辉不慌不忙，对邵峰提的问题一一做了解答。

　　为能让这个成果尽快在国际刊物上发表，并被这个领域的学者所接受和认可，李文辉团队又夜以继日，做了大量的实验，补充了许多新的数据。

　　2012年9月6日，他们终于收到《Elife》杂志接收文章的通知。

　　李文辉算了算，从实验室开始工作到文章被接受，差不多刚好5年。

　　参加这场长达5年的马拉松比赛的，除了他、严欢、钟国才、徐广伟，还有16位队员，他们是：何文辉、景致毅、郜振超、黄屹、祁永和、彭博、王海敏、付立冉、宋梅、陈盼、高文青、任碧杰、孙银燕、蔡涛、冯晓锋、隋建华。

　　六

　　李文辉本来可以去有固定编制、可以捧铁饭碗的研究机构，但他还是选择了刚创办不久的北生所，“这里最大的好处，就是可以全身心地做研究。”

　　人的一生最关键的选择，或许就那么几次。对于李文辉而言，最重要的一次，是选择北生所。

　　当年李文辉回国时，本来可以去其他有固定编制、可以捧铁饭碗的研究机构，但他经过权衡，还是选择了刚创办不久的北生所。

　　坐落在北京北五环以北昌平区的北生所，2005年底正式成立，是中组部、科技部和北京市政府等联合创办的科技体制改革试验田。

　　北生所最大的好处，就是可以全身心地做研究——这，不仅是李文辉自己的一人之见，更是所里科研人员的共同体会。

　　北生所实行的是长期稳定支持，实验室有固定的研究经费，室主任不用去花心思拉课题、跑经费。在课题选择上，实验室主任有绝对的自主权，所长王晓东都无权干涉。在考核上，实行的是每五年一次的国际同行评估，不必考虑每年必须发多少论文。这里实行的是科研至上，所有的行政、后勤人员都必须无条件为科研人员服务，办事效率极高——李文辉到北生所上班那一天，试验室就建好了，一周之内就开始了工作。

　　当然，北生所也有残酷的一面：如果5年之后通不过国际同行评估，实验室主任就得离开，实验室就得关闭。

　　然而，这里的人并不觉得残酷，因为他们都是真心喜欢科学、一门心思做科研的人；“追求卓越”是他们的共同理念，“加班加点”是这里的普遍现象。

　　“我们之所以能走到今天，必须要感谢北生所，特别是王晓东所长，他一直坚定不移地支持我们，尤其是在我们最需要帮助的时候。”李文辉说。

　　当所里的其他实验室都在两三年发表了顶尖论文的时候，李文辉他们还看不出任何苗头，王晓东没有丝毫责怪、催促；当李文辉提出要花几十万建动物房，购买树鼩、建病毒感染模型的时候，他一口答应；在论文快完成时，他放下自己的工作，仔细核定数据结果，帮助定稿……

　　“我看好李文辉，主要基于两点。”王晓东告诉记者：一是他有这个能力。他在哈佛医学院已经做过SARS病毒受体等漂亮的工作，来北生所之后，我和他谈科学上的问题，发现他对专业领域内的研究理解得非常清楚。二是他工作非常投入，周末很少不来上班的，有时候凌晨两三点了还在实验室。

　　“既然他这么坚持，那我就一定要支持到底。”

　　“您就没考虑过身为所长的风险？”

　　“他们如果做不好，实验室就没了。”王晓东不假思索地说：“我的风险跟他们比，算得了什么？”

　　冬日里的北生所像往常一样安静，李文辉他们仍像以前一样忙碌。“我们此前的成果好比打开了一扇门，还有更多未知的问题在前面等着我们。”他告诉记者，他们的梦想，是尽快帮助研发出有效的新药物，造福乙肝患者。

　　这，又是一场不知道终点在哪里的马拉松。