02.27 從人痘到牛痘 人類打開疫苗的“盒子”

封面新聞記者 李媛莉

整個近代史,天花坐穩了殺死人類的頭把交椅。

天花,亦是被人類消滅的第一個傳染病。

當後人在探究,是什麼消滅了天花時,關於人類如何一步步戰勝疾病的跋涉,已經匯入人類醫學史的長河。

我們有必要隨時淌進這條河,回到來時的道路,找尋未來的希望。

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麻臉皇帝的痘診科和漂亮的擠奶女郎

《黃帝內經》中提到,治病要用“毒藥”,所謂“以毒攻毒”。中醫始用此方法對付天花,唐宋年間已存在。醫者從天花患者的膿瘡中取出漿液,植入健康人的身體用於防治,叫作人痘接種。

明代萬曆、天啟年間,各種有關種人痘的書籍出現。到清朝,人痘接種預防天花的辦法被大範圍推廣。曾患過天花的“麻臉皇帝”康熙,在太醫院下專門設痘診科,並廣徵名醫;還在北京城內設專門的“查痘章京”,負責八旗防痘事宜。他曾專門派人迎請民間著名種痘醫師張琰入宮為皇族和旗人種痘。

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△康熙皇帝 圖片來源:故宮博物院官網

演化生物學家、人類學家賈雷德·戴蒙德曾揭示人體如何戰勝病毒:在抵抗某種使人體受到感染的病菌的過程中,人體將逐步形成特定的抗體,這使得在痊癒之後不大可能再次受到同樣病菌的感染。其中一些疾病,如麻疹、風疹、百日咳、流行性腮腺炎,以及天花,由一次感染激發起來的抗體足以使人體終身獲得免疫。

這就是預防接種的原理——給人體接種一種已死或者變弱了的病菌,促使人體產生抗體,不必真的經歷一場疾病,便可擁有終身抵禦這種病菌的能力。

可以看到,人痘接種的實質是有意讓健康者接受天花病毒,促使其產生抗體。不過直接取用患者身上的天花病毒,“染”到健康者身上,風險極高。量少,接種失敗;過量,病毒致死。

在人類與天花的數千年對抗中,後者很長時間佔據絕對優勢,“麻臉”便是習以為常的存在,以至於沒有麻臉的人,成了特別。

十八世紀是天花肆虐歐洲的年代,英國醫生愛德華·琴納(Edward Jenner 1749-1829)致力於鑽研解決辦法。他注意到,幾乎所有擠牛奶的女工,都沒有“麻臉”。漂亮的擠奶女郎引起了琴納的好奇,他發現了她們身上有一處共性——牛奶女工的牛痘。

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牛痘是人畜可以共染的病毒,但對牛和人都沒有嚴重危害。英國鄉間有流傳,“只要患過牛痘,便不會染上天花”。

從1788年起,琴納開始在動物身上進行試驗,用牛奶女工的牛痘代替天花患者身上的人痘,對抗天花。連續8年,實驗指向同一結果,牛痘可以有效預防天花。

1796年5月14日,琴納進行首列人體實驗。他從擠奶女工尼姆斯(Sarah Nelmes)手上取出牛痘瘡疹中的漿液,接種至8歲男孩菲普斯(James Phipps)的胳膊上。兩個月後,他用真正的天花漿液接種至菲普斯體內。結果男孩並沒有感染天花,之前的牛痘接種似乎讓他獲得了免疫。

此後兩年,琴納多次進行同樣的人體實驗,結果都是一致的:凡是得過牛痘的孩子,都對天花病毒免疫。1798年琴納宣佈天花可以通過牛痘接種進行預防。

他將這一項預防措施稱為“Vaccination”, Vacca在拉丁文中的意思是奶牛。Vaccination的中文翻譯,是“疫苗接種”。

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牛痘接種迅速在全球傳開。1977年,埃塞俄比亞記錄了人類歷史的最後一列天花患者,1979年10月26日,WHO(世界衛生組織)正式宣傳:天花在全世界範圍被根除。

這是人類歷史上第一次在與傳染病的戰鬥中獲得勝利。

2

致命的病菌和救命的病菌

儘管牛痘技術的現實應用非常成功,但科學家並沒有滿意。人們需要從理論上解釋,為什麼牛痘能對抗天花。

十九世紀五十年代,化學家路易·巴斯德(Louis Pasteur)證實了疾病與病菌的關係,發現特定的微生物病原會造成特定的疾病。並且他發現,細菌在人工培養基上長時間生長毒性會減弱,但免疫原性依然存在。

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依此理論,1881年,巴斯德將免疫原性強的炭疽桿菌人工減毒,用來接種至羊的體內,最終證明接種了炭疽桿菌疫苗的羊,不會再得此病。

狂犬病毒不像細菌那樣可以分離培養,但巴斯德確證引起狂犬病的病原微生物存在於患病動物的脊髓或腦組織中。因此他選擇兔腦傳代,以獲得減毒株,然後成功製成活疫苗。

隨著微生物和免疫學的發展,疫苗被真正定義:是將病原微生物(如細菌、立克次氏體、病毒等)及其代謝產物,經過人工減毒、滅活或利用基因工程等方法制成的用於預防傳染病的自動免疫製劑。

基於這種方法,更多的疫苗得以出現。霍亂弧菌加熱滅活製成的減毒活疫苗;在培養基上連續培養13年213代獲得減毒的卡介苗(BCG)等。

隨著學科發展,一些傳統經典疫苗品種又進一步改造為新的疫苗,一些用經典技術無法開發的疫苗則找到了解決問題的途徑。

1972年,重組基因工程貢獻濃墨重彩的技術支持,催生重組基因疫苗。使用DNA重組生物技術,可以把病原體外殼蛋白質中,能誘發機體免疫應答的天然或人工合成的遺傳物質定向插入細菌、酵母或哺乳動物細胞中,經表達、純化後而製得疫苗。如今卡介苗、重組疫苗、SARS疫苗、HIV疫苗、高致病性禽流感疫苗等,正在進行重組基因工程疫苗研究。

結合疫苗的出現在20世紀80年代,科學家通過化學方法把糖分子和蛋白質(破傷風梭菌或白喉桿菌的類毒素)相連,研製出了一種結合疫苗。預防肺炎和腦膜炎的疫苗就是用這種方法制成的。

放眼當下,備受關注的疫苗非核酸疫苗莫屬。核酸疫苗又稱基因疫苗或DNA疫苗,通過某種載體(比如納米顆粒)把DNA疫苗運到人體細胞裡,它們會指導細胞生產免疫活性成分,細胞再把這些活性成分“吐”出,刺激人體獲得相應的免疫力,但不會致病。

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△圖片來源 IC Photo

核酸疫苗甚至可以轉染食物細胞,如將乙肝病毒核酸疫苗插入西紅柿細胞基因組中,當食用西紅柿的同時就接種了疫苗。

科技進步帶來無限可能,對於疫苗接種方式的新探索,同樣是科學家孜孜不倦的追求。除了傳統的注射方式,口服、皮膚貼片、鼻腔噴霧和改良水果等,都是目標。

3

永無止境的鬥爭

隨著免疫學研究的深入,人類對疫苗的期待越來越多,希望它不僅是“治未病”。研究人員已經在行動,試圖通過誘導特異性的免疫應答,達到治療疾病或防止疾病惡化的效果,這類疫苗產品就是治療性疫苗。

全球不乏已在研究的治療性疫苗:用於腫瘤治療的腫瘤疫苗,是利用腫瘤抗原進行主動免疫,刺激肌體對腫瘤的主動特異性免疫反應,以阻止腫瘤的生長、擴散與轉移;用於心血管系統疾病治療的疫苗,旨在干預免疫過程來防治動脈粥樣硬化(AS)的發生和發展;瑞士一家生物技術公司稱,一種用於治療高血壓病的疫苗CYT006-AngQb有良好的臨床開發前景……

另一方面,當人類在奮力向前時,傳染病“肇事者”並不甘於沉寂。1970年代以來,全球新發現的致人傳染病病原體超過40種,如HIV病毒、禽流感病毒、SARS病毒、瘋牛病朊病毒、猴痘病毒、萊姆病毒、埃博拉病毒、軍團菌、O139霍亂弧菌等。人們司空見慣的流感病毒在不斷推陳出新,例如,繼由H1N1病毒引起了“西班牙流感”之後,先後由H2N2亞型病毒上演了“亞洲流感”,由H3N2病毒上演了“香港流感”。或者級別低一點兒的流感,在歐美、亞洲範圍內幾乎每隔幾年就上演一次。還有那些從未交過手的新型病毒,虎視眈眈躲在暗處。

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“同人類爭奪地球統治權的唯一競爭者就是病毒。”1958年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者萊德伯格的話,如警鐘長鳴。過去的兩百年,是人類與病菌對抗最為激烈的一段,我們第一次扭轉局面,站到了先發制人的位置,扼住了人類最大殺手的咽喉。人類的平均壽命與十九世紀末相比,得到數十年的延長。

我們已經打開了疫苗的“盒子”。一次次戰勝疾病的挑戰讓我們相信,疾病在製造問題的同時,也提供瞭解。

張鈁.從人痘到牛痘[J],科學世界,2018年06期

[美]賈雷德·戴蒙德.槍炮、病菌與鋼鐵,上海譯文出版社

黃建東.人類征服天花的里程碑——話說詹納“牛痘接種法”的發明[J].發明與創新,2003,(9):42-43

劉學禮.中國古代的免疫思想與人痘接種術[J].醫學與哲學,1993(11)

寇毅,簡述疫苗三次革命[J] ,中華醫史雜誌

(美)普洛特金,《疫苗學(第5版)(精)》,人民衛生出版社.2011

謝忠平,李琦涵,與傳染病抗爭:疫苗的應用與發展,2007

附:

如何獲得群體免疫力?

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△圖據網絡

群體免疫力是指人群對傳染病的抵抗力。每一種傳染性疾病都有自己的基本傳染數(R0),基本傳染數指的是在人群都對其沒有免疫力的情況下,一個感染這種病的人平均可以傳染多少人。比如,SARS的R0值是2~5,這就意味著一名SARS病毒攜帶者可以感染2~5名健康人。R0值越大,這種疾病就越容易傳播。想要獲得群體免疫力,人群中能產生免疫應答的人數就必須達到一定比例,這樣才能阻止病毒的傳播,控制疾病的蔓延。這個比例用“人數×(11/R0)”來計算。拿季節性流感來說,其R0值在1.28左右,那麼100人的群體中對流感免疫的人至少要達到22[100×(11/1.28)≈22]人,才能阻止病毒的傳播。群體中獲得免疫的人越多,越能阻止病毒的侵入。試想當99人都對流感病毒免疫時,攜帶流感病毒的那個人就不會感染其他人了。

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