朊病毒（Prion）又称朊粒、蛋白质侵染因子、毒朊或感染性蛋白质，是一类能侵染动物并在宿主细胞内无免疫性疏水蛋白质。

朊是蛋白质的旧称，朊病毒意思就是蛋白质病毒，朊病毒（prion）严格来说不是病毒，是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的具感染性的因子。 朊病毒是动物和人类传染性海绵状脑病的病原。早在15世纪发现的绵羊的痒病就是由朊病毒所致，1986年在英国发生的牛海绵状脑病（bovine spongelike encephalitis，BSE），俗称“疯牛病”，其病原也是朊病毒，美国学者布鲁辛纳（S.B. Prusiner）获得了1997年的诺贝尔生理和医学奖，就是为了表彰其在研究朊病毒的性质及其致病机理方面所取得的突破性进展。

本文是研究朊病毒的先驱ADRIANO AGUZZI对自己研究经历的回忆。

Prion science and its unsung heroes | Science

我第一次接触朊病毒病是在1986年。作为神经病理学的临床住院医师，我的任务是对一名死于神秘脑部疾病的患者进行尸检。在他60岁出头的时候，我的病人患上了一种痴呆，以惊人的速度发展，最终导致他的死亡。我取样了病人的大脑，并对其进行了组织学检查。显微镜揭示了一个令人毛骨悚然的破坏景观。患者皮层中只剩下星形胶质细胞和小胶质细胞，剩下的少数神经元显示出其身体和过程的广泛空泡化。大脑的这种炽热破坏只表明了一种诊断：克雅氏病，一种由称为朊病毒的神秘传染性病原体引起的海绵状脑病。

正如我们现在所知，朊病毒缺乏信息核酸和由一种称为 PrP 的错误折叠蛋白质组成Sc.然而，当我诊断出第一例人类朊病毒病时，这个想法并没有被广泛接受。早在 1990 年代，一大批科学家认为克雅氏病是由迄今为止未被发现的病毒引起的。朊病毒复制的“纯蛋白质假说”在病毒学家中引起了特别强烈的情绪反应：当我在科室会议上介绍病人的发现时，一位杰出的同事（后来获得了诺贝尔奖）宣布朊病毒假说是无稽之谈，它的发明者斯坦利·普鲁西纳（Stanley Prusiner）很快就会“迎接他的复出”。

那么，“纯蛋白质”朊病毒假说是如何演变成世界上所有医学教科书中教授的主流知识的呢？我经历了这种转变，这是一个渐进的过程，被许多惊人的发现所打断。回想起来，这可能是科学家经常无法主动证明一个假设的结果，这迫使研究人员满足于无法反驳它。从这个意义上说，朊病毒的历史是马克斯·普朗克（Max Planck）的一句口号的有效体现：“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并看到真理的光明，而是通过这些反对者们最终死去，熟悉它的新一 代成长起来。”。

在 1950 年代，Carleton Gajdusek 和 Vincent Zigas 描述了 kuru，这是一种致命的神经系统疾病，蹂躏了巴布亚新几内亚北部的福尔部落。Gajdusek因其开创性的研究而获得诺贝尔奖，包括发现kuru是一种通过仪式自相残杀传播的传染病。然而，Gajdusek的见解很可能是由蒙大拿州汉密尔顿的兽医威廉·哈德洛（William Hadlow）的聪明观察所催化的。哈德洛在Gajdusek的出版物中看到了库鲁的组织学，并意识到它与一种叫做痒病的绵羊疾病相似。由于痒病已被证明是可传染的，哈德洛在给《柳叶刀》的一封简短信中建议，库鲁也可能是由传染性病原体引起的。1960年，Gajdusek开始了库鲁向黑猩猩的传播实验，最终证明了库鲁的传染性。哈德洛的贡献虽然具有开创性，但很少被提及。

David Bolton 和 Stanley Prusiner 分离出 PrP27-30，蛋白酶抗性淀粉样蛋白核心的疾病相关朊病毒蛋白，并发现它与痒病感染性相关。然后，在Charles Weissmann，Hans-Ruedi Büeler和我的指导下，去除朊病毒编码基因被证明可以使小鼠对朊病毒感染产生抵抗力。然而，放射生物学家蒂克瓦·阿尔珀（Tikvah Alper）在1967年已经提出了最令人信服的证据，证明朊病毒中没有DNA或RNA。由于DNA测序和聚合酶链反应都没有被发明出来，科学家们试图通过使用电离辐射测量病毒基因组的“失活光谱”来确定病毒基因组的大致大小。它的基因组越小，对推定病毒进行消毒所需的辐射就越多。在一系列非凡的实验中，阿尔珀表明，传染性病原体根本无法通过辐射灭活，因此不能含有信息核酸。令人遗憾的是，阿尔珀是一名南非犹太人，由于她的反种族隔离立场而失去了她的学术工作，她对朊病毒科学的重要贡献很少得到认可。

早期朊病毒研究的另一位无名英雄是帕特里夏·梅尔兹（Patricia A. Merz），她描述了“痒病相关原纤维（SAF）”，原来是普鲁西纳称之为朊病毒的传染性蛋白质聚集体。然后，Merz在死于克雅氏病的患者的大脑中发现了相同的SAF，并继续开发许多针对朊病毒蛋白的抗体，其中一些仍用于诊断程序。

朊病毒从过多的门户（臭名昭著的包括胃肠道）进入人体后，可以在各种神经外器官（特别是发炎时）定植，进行分泌，并最终侵入大脑。在过去的十年中，人们发现这些现象并不局限于朊病毒疾病，还可能适用于许多其他神经退行性疾病。基于直觉和间接证据，布拉克假说认为帕金森病起源于神经外部位，并朝着大脑方向发展。令人印象深刻的是，Mathias Jucker和Yvonne Eisele表明，淀粉样蛋白-β（Aβ）是一种与阿尔茨海默病至关重要的蛋白质，在神经外给药后可以利用类似的途径并在小鼠的大脑中定植。这些研究表明，在朊病毒病中首次发现的神经浸润途径可能发生在许多蛋白病疾病中。

但是谁发现朊病毒可以以可控的方式从一个细胞跳到另一个细胞呢？第一个建议来自理查德·金柏林（Richard Kimberlin）和卡罗尔·沃克（Carol Walker）的一项研究，该研究检查了朊病毒沿周围神经的传递。休·弗雷泽（Hugh Fraser）在一系列智力上吸引人的实验中表明，朊病毒可以跨突触地从一个神经元跳到另一个神经元。这项研究早在朊病毒的概念被提出之前就已经进行了，事实上，上面提到的大多数科学家从未接受过朊病毒的概念，并且仍然相信海绵状脑病是由一种未被发现的病毒引起的。连接视网膜和大脑的视神经的大多数纤维穿过中线到大脑的对侧。弗雷泽利用这种奇特的神经解剖结构表明，朊病毒在被引入小鼠的一只眼睛后，沿着视神经移动，穿过几个突触，并在对侧视觉皮层中造成严重破坏。由于当时没有检测朊病毒的方法，他们求助于计算大脑中的液泡作为朊病毒感染的替代品。我的实验室用更直接的方法重新审视了脑内朊病毒传播的问题，但弗雷泽的观察结果比我们的工作早了十多年。

二十年前，一项发明彻底改变了朊病毒诊断领域：蛋白质错误折叠循环扩增（PMCA）。克劳迪奥·索托（Claudio Soto）推断，如果朊病毒由有序的原纤维蛋白聚集体组成，那么应该可以将它们碎片化成更小的原纤维，然后可以通过添加足够的单体朊病毒蛋白来使其生长回原来的大小。该过程在概念上类似于过饱和盐溶液中晶体的生长。如果重复多次，PMCA应该能够可靠地检测血液中的朊病毒。尽管目前环状朊病毒扩增的化身带有更华丽的首字母缩略词，但它们都源自 Soto 的 PMCA 概念。

近年来，单细胞技术在生命科学领域掀起了一场风暴。单细胞RNA测序和单细胞质谱法提供的分析深度使许多生物学领域的惊人发现成为可能。然而，朊病毒科学几乎没有从这一发展中获利。造成这种情况的一个主要原因是缺乏具有足够可靠性和灵敏度的试剂来区分生理性朊病毒蛋白（在许多正常组织中表达）与其感染性对应物。许多实验室，包括我的实验室，都投入了巨大的精力来尝试开发能够做到这一点的抗体。然而，尽管有大量早期且经常夸张的公告，但通过显微镜或流式细胞术识别单个朊病毒感染细胞的目标仍然难以实现。这些困难的可能解释在于朊病毒组装的结构基础，这可能导致现有表位的闭塞，但似乎不会产生免疫显性新表位。

Peter Klöhn及其同事最终解决了这一挑战，他们系统地测试了单克隆抗体基质和分析前条件，并分享了一个方案，该方案涉及用离液盐进行轻度变性，然后用抗体检测指向“铰链”区域，该区域将朊病毒蛋白的非结构化氨基末端结构域连接到其球状羧基近端部分。这一成就的重要性怎么强调都不为过，因为它能够从混合集合中物理分离受感染的细胞。当与正向遗传学方法相结合时，例如描述CRISPR介导的细胞基因激活或沉默的预印本所示，Klöhn的技术可以发现朊病毒摄取，复制和致病性的修饰剂 - 就像类似的技术能够阐明病毒生命周期的关键要素一样。

这些轶事涉及不同的发现，但说明了一个共同点：科学叙事通常由少数实验室主导，这些实验室将研究方向印在整个科学领域。科学界倾向于通过培养单枪匹马推进人类知识的“孤独天才”的崇高来加强这一点。然而，尽管卡尔顿·加杜塞克、斯坦利·普鲁西纳和查尔斯·魏斯曼做出了巨大贡献，但朊病毒科学的进步已经并将继续受益于更多科学家的聪明才智、奉献精神和一丝不苟的工作。

“渐进式”一词经常被贬义地用来描述徒劳的研究，但朊病毒科学的历史表明，许多渐进的发现可以合作将深奥的假设转化为全面、坚实的主流科学体系。这种叙述绝不是朊病毒所特有的。科学中最具影响力的范式转变可能源于非凡的直觉，但正是小型实验室的严谨且往往吃力不讨好的工作为这种转变的发生做好了准备。