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Medizin-Nobelpreis 2020: Spurensuche im Blut

Hepatitis C ist heute in vielen Fällen heilbar. Harvey J. Alter, Michael Houghton und Charles M. Rice haben den Weg dafür geebnet: Sie entdeckten das Virus hinter der Krankheit. Dafür erhielten sie den Nobelpreis für Medizin oder Physiologie.
Hepatitis-C-Virus

Das Virus Sars-CoV-2 hat die Welt verändert. Doch Covid-19 ist längst nicht die erste Infektionskrankheit, die der Menschheit zu schaffen macht. Eine weitere ist Hepatitis C. Mehr als 70 Millionen Menschen sind Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation WHO zufolge weltweit von der Leberentzündung betroffen, rund 300 000 allein in Deutschland. Etwa 400 000 Menschen sterben jährlich an den Spätfolgen der Krankheit, die unbehandelt zur Leberzirrhose und Leberkrebs führen kann.

Lange war Medizinern die Ursache unklar. Dass sich das geändert hat, ist vor allem Harvey J. Alter, Michael Houghton und Charles M. Rice zu verdanken: Den drei Wissenschaftlern aus England und den USA gelang es, das Virus ausfindig zu machen, das hinter der Leberentzündung steckt. Das Komitee des Karolinska-Instituts in Stockholm ehrte sie deshalb am Montag für die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus mit dem Nobelpreis für Medizin oder Physiologie. Die Arbeit von Alter, Houghton und Rice hat nicht nur dazu beigetragen, viele Fälle von chronischer Hepatitis aufzuklären, sondern auch die Basis für Bluttests und Therapien geschaffen, die Millionen von Leben gerettet haben, heißt es in der Pressemitteilung des Instituts.

Zwischen dem 4. und dem 11. Oktober 2021 haben Jurys die Nobelpreisträger des Jahres 2021 verkündet. Wer einen der begehrten, einst von Erfinder Alfred Nobel gestifteten Preise erhalten hat, können Sie auf unserer Schwerpunktseite »Nobelpreise – die höchste Auszeichnung« nachlesen. Dort erfahren Sie zudem das Wesentliche über die Laureaten und ihre Forschungsthemen.

Zwei Formen von Hepatitis

Bereits in den 1940er Jahren erkannten Wissenschaftler, dass es zwei verschiedene Formen von Leberentzündungen (auch Hepatitis genannt, von altgriechisch »hepar« für »Leber«) gab, die sich anhand ihrer Ursachen und ihres Verlaufs voneinander unterschieden. Da war zum einen die Hepatitis A, die vor allem durch kontaminiertes Trinkwasser oder verunreinigte Lebensmittel übertragen wurde und Symptome wie Übelkeit, Erbrechen, Bauschmerzen, Fieber oder Durchfall hervorrief. Sie verlief in aller Regel akut und löste keine Langzeitbeschwerden aus.

Doch daneben gab es noch eine schleichende Variante der Krankheit, die oft über Jahre oder gar Jahrzehnte hinweg unentdeckt blieb. Da die Betroffenen meist lange keine oder lediglich sehr unspezifische Symptome verspürten, ahnten sie nicht, was in ihrem Körper vor sich ging, bis sich irgendwann Spätfolgen wie eine Leberzirrhose oder Leberkrebs einstellten, die oft tödlich endeten. Das machte diese zweite Form der Hepatitis nicht nur für jene tückisch, die sich bereits mit ihr infiziert hatten: Da sie hauptsächlich über den Kontakt mit Blut weitergegeben wurde, steckten sich auch viele Menschen im Rahmen von Bluttransfusionen unbemerkt an.

In den 1960er Jahren gelang es schließlich dem US-amerikanischen Mediziner und Biochemiker Baruch Blumberg, jenen Erreger zu infizieren, der für diese schleichende Hepatitisform verantwortlich war: das Hepatitis-B-Virus. 1976 wurde er dafür mit dem Medizin-Nobelpreis geehrt.

Das Rätsel um die Bluttransfusionen

Der Mediziner Harvey J. Alter arbeitete zu dieser Zeit für die US-amerikanischen National Institutes of Health (NIH) und untersuchte, wie es Patienten nach einer Bluttransfusion erging. Dabei entdeckte er: Zwar sank die Zahl der Hepatitisfälle um rund 20 Prozent, nachdem man in Spenderblut das Hepatitis-B-Virus mit neuen Bluttests detektierten konnte. Trotzdem trat die Krankheit nach wie vor bei vielen Behandelten auf, die Blut von einer anderen Person erhalten hatten. Auch Tests auf das Hepatitis-A-Virus, das ebenfalls um diese Zeit herum entdeckt worden war, lieferten keine Erklärung für die nach wie vor hohen Hepatitisfallzahlen. Gab es also noch einen weiteren Erreger, der im Anschluss an eine Bluttransfusion eine Leberentzündung auslösen konnte?

Harvey J. Alter | Der US-amerikanische Virologe und Transfusionsmediziner wurde 1935 in New York geboren. Heute arbeitet er an den National Institutes of Health (NIH) in den USA.

Das vermuteten Alter und seine Kollegen zumindest. Versuche, bei denen es ihnen gelang, die Krankheit von den betroffenen Patienten per Blut auf Schimpansen zu übertragen, bestätigten ihre Befürchtung: Ein anderer übertragbarer Erreger musste für die verbliebenen Fälle von chronischer Hepatitis verantwortlich sein. Höchstwahrscheinlich ebenfalls ein Virus, wie weitere Experimente ergaben.

Doch das Virus zu identifizieren, erwies sich als schwierig: Alle Methoden, mit denen man dem Hepatitis-A- und dem Hepatitis-B-Virus auf die Schliche gekommen war, scheiterten. Erst mehr als ein Jahrzehnt später war ein Team um den britischen Virologen Michael Houghton, derzeit an der University of Alberta in Kanada, erfolgreich. Houghton arbeitete damals für das Biotechnologieunternehmen Chiron und bediente sich einiger Tricks und Umwege, um die genetische Sequenz des Virus schließlich zu isolieren.

Einem unbekannten Virus auf der Spur

Der Forscher sammelte gemeinsam mit seinen Kollegen zunächst Erbgutfragmente aus dem Blut von infizierten Schimpansen. Um herauszufinden, welche dieser Fragmente möglicherweise zu dem Virus gehörten, versuchten sie die Sequenzen mit dem Blutserum von Hepatitis-Patienten herauszufischen. Deren Körperabwehr, so die Vermutung, hatte Antikörper gegen den Erreger gebildet, die auf potenzielles Virus-Erbgut ansprechen, welches in der Masse der schimpanseneigenen DNA-Fragmente versteckt war.

Michael Houghton | Der Biochemiker und Virologe wurde im Vereinigten Königreich geboren. Heute hält er den Canada Excellence Research Chair für Virologie an der University of Alberta in Kanada und die Li-Ka-Shing-Virologieprofessur. Außerdem ist er Direktor am Li Ka Shing Applied Virology Institute.

Am Ende ging ihr Plan auf: Mit Hilfe dieses Ansatzes konnten sie ihre Suche in mühsamer Kleinstarbeit auf genau ein Erbgutfragment eingrenzen, das aus rund 10 000 Nukleotiden bestand und dessen Struktur vage an bekannte RNA-Viren erinnerte. Weitere Klassifizierungen ergaben, dass das Virus zur Familie der Flaviviren gehörte. Die Forscher tauften es daraufhin Hepatitis-C-Virus. Ein Bluttest, der das Virus detektieren konnte, folgte bald darauf. Auch an seiner Entwicklung war Houghton beteiligt.

Ein Puzzleteil im Infektionsgeschehen fehlte allerdings noch. Nun hatte man zwar ein Krankheitsbild und ein Virus, gegen das die Betroffenen Antikörper bildeten. Der Beweis, dass das Hepatitis-C-Virus tatsächlich allein eine chronische Leberentzündung verursachen konnte, stand aber noch aus. Dazu musste es gelingen, vermehrungsfähige Viren zu isolieren und diese mit einem Wirtsorganismus in Kontakt zu bringen. Und das gelang schließlich Charles M. Rice – damals an der Washington University in St. Louis, heute an der Rockefeller University – und seinen Kollegen im Jahr 1997.

Der finale Beweis

Die Arbeitsgruppe des Virologen beschäftigte sich damals, wie viele andere Gruppen auch, mit RNA-Viren. Allerdings gelang es den Forschern zunächst nicht, Versuchstiere mit einem vermehrungsfähigen Hepatitis-C-Erreger zu infizieren. Rice war aber eine Region am Ende des Hepatitis-C-Virusgenoms aufgefallen, die vermutlich mitentscheidend für die Fähigkeit des Virus war, sich in seinen Wirtszellen zu vervielfältigen. Bei manchen Virusproben, welche die Wissenschaftler isolierten, war sie verändert. Vielleicht, so spekulierte Rice, konnten sich Viren mit diesen Varianten nicht vermehren?

Charles M. Rice | Der Virologe ist 1952 in Sacramento geboren worden. Seit 2001 lehrt er als Professor an der Rockefeller University in New York.

Rice und seine Kollegen stellten nun Viren mit RNA-Sequenzen her, bei denen die Veränderung der wichtigen Sequenz während des Infektionsprozesses nicht mehr möglich war. Diese Varianten entpuppten sich tatsächlich als vermehrungsfähig, wenn sie in die Leber von Schimpansen injiziert wurden.

Die Primaten entwickelten daraufhin ähnliche Symptome wie Menschen, die an einer Hepatitis-C-Erkrankung litten. Zudem ließ sich anschließend auch in ihrem Blut die Virus-RNA finden. Der Nachweis, dass das Virus tatsächlich für die chronischen Leberschäden bei den Transfusionspatienten verantwortlich war, war erbracht!

Bislang bekannt: Hepatitis A, B, C, D und E

Das Hepatitis-C-Virus ist ein behülltes, einzelsträngiges RNA-Virus, das aus 9500 Nukleotiden besteht. Heute wissen Forscher, dass es eine vergleichsweise hohe Mutationsrate und eine starke genetische Variabilität besitzt. So sind bislang allein sieben verschiedene Genotypen mit unterschiedlicher Gensequenz bekannt, die wiederum noch einmal verschiedene Subtypen besitzen. Neben den Hepatitisviren A, B und C sind inzwischen auch noch das Hepatitis-D- und das Hepatitis-E-Virus bekannt. Ersteres löst eine Art Superinfektion auf, die allerdings nur gleichzeitig mit einer Hepatitis B auftreten kann. Das Hepatitis-E-Virus verursacht hingegen eine akute Leberentzündung, die sich kaum von einer Hepatitis A unterscheiden lässt, mitunter aber schwerer verläuft.

Eine Impfung gegen Hepatitis C gibt es – im Gegensatz zu solchen gegen Hepatitis A und B – bislang nicht, dafür aber wirkungsvolle Behandlungsmethoden: Allein seit 2014 sind mehrere neue, direkt antiviral wirkende Substanzen zur Behandlung von Hepatitis C zugelassen worden, wie das Robert Koch-Institut auf seiner Internetseite schreibt. Die meisten Patienten können auf diese Weise nach Angaben der WHO inzwischen geheilt werden.

»Es ist schwer, etwas zu finden, was der Menschheit so einen großen Dienst erwiesen hat wie die Forschung, die in diesem Jahr ausgezeichnet wurde«
(Thomas Perlmann, Nobelkomitee)

Durch Bluttransfusionen wird das Virus dank ausgefeilter Screening-Verfahren mittlerweile in vielen Teilen der Welt nur noch extrem selten übertragen. In Deutschland werden seit 1991 alle Blutprodukte auf das Virus getestet. Auch bei diagnostischen Eingriffen oder bei Operationen ist die Ansteckungswahrscheinlichkeit hier zu Lande gering. Am stärksten gefährdet, sich zu infizieren, sind derzeit Drogenkonsumenten, die sich Spritzen oder andere Injektionsutensilien mit anderen Menschen teilen.

Ein Dienst an der Menschheit

Bluttests, Prävention, Heilung: Ohne die Arbeit von Harvey J. Alter, Michael Houghton, Charles M. Rice und die vielen Forscherinnen und Forscher, die sie dabei unterstützt haben, wären all diese Erfolge kaum möglich gewesen. Vermutlich ist das auch einer der Gründe, warum sich Thomas Perlmann vom Nobelkomitee, der die diesjährigen Laureaten gegen 11.35 Uhr am Montagmittag bekannt gab, so begeistert zeigte. »Es ist schwer, etwas zu finden, was der Menschheit so einen großen Dienst erwiesen hat wie die Forschung, die in diesem Jahr ausgezeichnet wurde«, erklärte er in einem kurzen Interview nach der Verkündung. Die Arbeit der drei Wissenschaftler betreffe Millionen Menschen auf der ganzen Welt.

Bis alle auf die gleiche Weise davon profitieren können, ist es allerdings noch ein weiter Weg. Bislang, so schreibt etwa die WHO auf ihrer Internetseite, sei der Zugang zu wirksamen Hepatitis-C-Therapien immer noch zu begrenzt. Im Jahr 2017 hätten gerade einmal 19 Prozent der mehr als 70 Millionen Betroffenen weltweit von ihrer Krankheit gewusst. Und von diesen rund 13 Millionen Patienten seien etwa 5 Millionen mit entsprechenden antiviralen Medikamenten behandelt worden. Vor allem Menschen in ärmeren Ländern können sich die teuren Therapien oft nicht leisten. Geht es nach der Weltgesundheitsorganisation, soll sich das bis 2030 ändern: Bis dahin – so das Ziel – sollen 80 Prozent aller Betroffenen eine adäquate Behandlung erhalten. In der Hoffnung, das Virus auch ohne Impfung irgendwann besiegen zu können.

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