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巴斯德研究所

2016-05-30刘学礼

科学 2016年4期
关键词:巴斯德狂犬病研究所

刘学礼

巴斯德研究所是一家拥有120多年悠久历史的科学研究机构。在这百余年的科学征途上,它始终站在世界微生物学的前沿。

巴斯德研究所(Institut Pasteur)是法国的一家久享盛誉的科研机构。在基础科学研究方面,巴斯德研究所是微生物学、免疫学和分子生物学的摇篮之一,迄今从这里已经走出了十多位诺贝尔生理学或医学奖得主;在教育培训方面,每年从世界各地前来巴斯德研究所学习深造、接受培训的人数以千计;在公共卫生服务方面,巴斯德研究所设立的医疗中心开设了各类传染病的门诊。

微生物学之父——巴斯德

每当人们参观巴斯德研究所时,在进口处就会看到一座引人注目的纪念雕像,那就是与微生物斗争了一辈子的著名科学家、法国巴黎巴斯德研究所的第一任所长——巴斯德(Louis Pasteur)。

巴斯德1822年12月27日生于法国侏罗省多勒市,那足一个偏僻的乡村小镇。他的父亲是一位制革工人、拿破仑(Napoleon Bonaparte)军队的退役军人,家里日子过得紧巴巴的。巴斯德从小勤奋好学,且颇具艺术天分,很有可能成为一名画家。然而他19岁时放弃了绘画,一心投入科学研究。

巴斯德最早从事酒石酸光学性质的化学研究,他通过实验制备了19种不同的酒石酸盐晶体,发现这些品体能用机械的方法分为两大类——左旋晶体和右旋晶体,从而揭示了酒石酸的“同分异构现象”。这一重大发现为年仅26岁的巴斯德赢得了“著名化学家”的声誉。然而,他并没有将自己的眼光局限在化学领域,而是将化学的原理和方法应用于生物学的研究。

19世纪50年代,驰名世界的法国葡萄酒在生产中碰到一个令人头疼的问题:葡萄酒容易发酸变质,难以长期保存。恰巧这时,巴斯德携眷来到位于葡萄种植中心的里尔大学任教。在这里,他头一次闯入了奥秘无穷的微生物世界。巴斯德借助显微镜反复观察和研究,终于发现乳酸杆菌是导致葡萄酒变酸的“元凶”,并明确指出发酵是微生物的作用,不同的微生物会引起不同的发酵过程,一举推翻了过去以德国李比希(J.F.von Liebig)为代表的一批著名化学家认为微生物是发酵的产物,发酵是一个纯粹的化学变化过程的错误主张。在理论研究的基础上,巴斯德发明了一种通过加热杀灭微生物的方法——“巴氏灭菌法”,并广泛应用于牛奶、食品加工和外科手术中,带来了巨大的经济效益。英国生物学家、《天演论》的作者赫胥黎(T.H.Huxley)曾这样评价“巴氏灭菌法”的贡献:“1871年法国付给德国的战争赔款是50万法郎,但是巴斯德一个人的发明已经抵偿了这一大笔损失。”

对微生物发酵作用的研究使巴斯德卷入了一场关于自然发生说的激烈论战。自古以来,人们相信“腐肉生蛆”、“腐草为萤”、“白石化羊”,生命是从非生命的物质自然而然产生的。古希腊最博学的人亚里士多德(Aristotle)、中世纪的神学大师阿奎那(T.Aquinas),甚至连17世纪的大科学家哈维(W.Harvey)和牛顿.(I Newton),都对此信以为真。巴斯德用自己的精巧实验有力地驳斥了自然发生说,指出生物不可能自然发生,即使像细菌这样的微生物也必定有母体。

巴斯德的微生物研究从细菌学发展到免疫学,揭示了传染病的原因。他晚年对狂犬病疫苗的研究达到了他事业的光辉顶点,巴斯德研究所正是巴斯德与狂犬病做斗争的直接产物。

建所的最初动力——战胜狂犬病

狂犬病虽然说不上是一种常见病,但当时此病的死亡率几乎是100%。1881年,巴斯德组成一个三人小组着手研制狂犬病疫苗。他们苦苦寻找病原体,尽管历经挫折,最后还是在患狂犬病的动物脑和脊髓中发现了一种毒性很强、形状犹如子弹的棒状病毒。巴斯德冒着危险,想方设法从患病动物体内提取了这种病毒。有一次,他为了收集一条狂犬的唾液,竟然跪在它的脚下耐心等待了大半天。

巴斯德把分离得到的病毒连续接种到家兔的脑中使之传代,当把经过近百次兔脑传代的狂犬病毒注射给健康狗时,奇迹发生了,这条狗居然没有得病,它获得了免疫力。巴斯德把多次传代的狂犬病毒随兔脑一起取出,悬挂在干燥和消毒过的小屋内,使之自然干燥2周减毒,然后把兔脑研成乳化剂,用生理盐水稀释,终于制成了最初的狂犬病疫苗。

1885年7月6日,一个名叫梅斯特(J.Meister)的9岁小男孩被带到巴斯德跟前,他的手脚被狂犬咬得鲜血淋漓。孩子的母亲恳求巴斯德给予治疗。巴斯德一时感到很为难,因为他知道,用疫苗治疗狂犬病,对于人类来讲还没有先例,何况自制的这些疫苗即使在动物实验方面也还是初步的,现在怎么能贸然在人身上接种呢?最后,在孩子母亲的再三请求下,巴斯德同意冒险为小男孩接种。这是人类第一次接种狂犬病疫苗,大家心里都很紧张。巴斯德先用培养了14天的减毒疫苗进行接种,随后逐渐加大疫苗的剂量。几天以后,小男孩的病情逐渐转好,终于挣脱了狂犬病的魔爪。消息传出后,要求治疗的病人蜂拥而至。巴斯德成了世界上第一个能拯救狂犬病人生命的人。1886年,巴斯德向法国科学院报告了治疗狂犬病的效果,指出“预防狂犬咬伤后发生狂犬病的方法已经确立,现在是考虑建立一个狂犬病研究机构的时候了”。

激动人心的募捐浪潮

巴斯德最初考虑建立狂犬病研究机构的时候,希望这个机构是私立性质的,不求国家援助,采用募捐的方式。当时法国科学院成立了一个委员会讨论此问题,委员们一致赞成巴斯德的建议,在巴黎建立一所以私立基金会资助为主的防治狂犬病的专门研究机构,并定名为“巴斯德研究所”。

时任法兰西共和国总统的格雷维(F.P.J.Grevy)号召国际上捐助组建巴斯德研究所,于是,一股声势浩大的募捐热潮很快席卷了法国内外。米兰报纸《毅力报》积极开创了募捐活动,第一次募集资金6000法郎。《阿尔萨斯日报》以头版头条刊登了“为了科学和慈善”的宣传文章,热情支持募捐活动。值得一提的是,这家报纸特别提醒读者说,巴斯德当年曾在斯特拉斯堡理学院任教,而接受他第一次狂犬病疫苗注射的就是阿尔萨斯地区的小男孩——梅斯特。几天以后,阿尔萨斯地区送来了48 365法郎的捐款。巴斯德满怀感激地接受了这笔情谊浓浓的“阿尔萨斯人民献给巴斯德研究所的捐款”,当他在私人捐款者名单中发现了梅斯特的名字时,又是喜悦,又是感动。梅斯特长大后成了巴斯德研究所的看门人。1940年德军占领巴黎时,他仍然坚守岗位。当敌人要进入研究所的时候,他宁愿自杀也没有给敌人打开大门。

在募捐活动中,人们根据自己的经济状况纷纷表示了自己的一片心意:一位警察捐了1个法郎,一位偷猎者赠予50生丁。俄国沙皇为感谢巴斯德治愈了俄国的狂犬病患者,委派他的弟弟送来一件钦赐礼品——俄国圣安妮十字勋章,勋章由钻石镶成。此外,还捐献了10万法郎,以资助筹建中的巴斯德研究所。巴西皇帝捐献了1000法郎,土耳其国王也慷慨解囊。法国地产信贷银行集中捐赠了150万法郎,法国国会也拨款20万法郎作为建立研究所的补贴。巴斯德和他的助手们则同意把狂犬病疫苗的销售权转赠给研究所。

《政府公报》刊登了一长串捐助人的名单,其中有百万富翁、贫民,还有学生、妇女等。为了募集更多的资金,有关方面还特意在特罗卡代罗宫的大厅里组织了一次别开生面的义演晚会,享有盛名的艺术家纷纷登台献艺。法兰西喜剧院的演员朗诵了专为这次盛会而写的诗歌,颂扬“以其天才,使死神在他们面前退却”的科学家们,深情的朗诵激起了如潮般的听众掌声。音乐家古诺(C.Gounod)亲自指挥了他著名的作品《万福玛丽亚》。演奏完毕,他按捺不住内心的激动,转身向巴斯德连飞了两个吻。在当晚演出后的宴会上,巴斯德向艺术家们表示了深深的感谢。

令人难忘的落成典礼

1888年11月,众人翘盼的巴斯德研究所终于拔地而起。地道路易十三风格的两幢面对面的建筑物,以一条方石、砖和磨石粗砂岩砌成的走廊连接在一起,由于高耸的烟囱而使整个建筑呈现工厂的外貌;狗房和兔棚的尖屋顶以及灌木丛也使人联想起手工工场。建筑物左边足带菜园的三四所独立小屋,右边是都市车辆公司的停车库。在路的另一边,幼树和花圃一行行排列在轮廓不分明的土地上。而在朝向塞纳河的天际,人们已经可以清楚地看见为1889年万国博览会建造的、正在施工中的埃菲尔铁塔的顶端。

11月14日,刚竣工的巴斯德研究所(当时新闻记者们戏称它为“狂犬病宫”)挂满了彩旗,在所有的窗口和栅栏卜都迎风招展着一面面三色旗。就连一座不起眼的小术屋也披上了节日的盛装,夸大其辞地挂起了“巴斯德研究所大饭店”的招牌。在菜园的中间,醒目地写着“为所有愿意接受狂犬病治疗的人提供膳宿”。稍远处,一家咖啡馆为接受疫苗接种的顾客提供面包、葡萄酒、柠檬水等。

这一天,巴斯德研究所在刚建成的研究所图书馆举行了隆重的落成典礼。法国政要、社会名流、各界代表以及巴斯德的亲朋好友和学生们,都兴致勃勃地参加了这一盛典。法国总统卡诺(M.F.S.Carnot)亲自主持了落成仪式,典礼上巴斯德的好友格朗谢(J.-J.Grancher)博士向各位来宾讲述了巴斯德的丰功伟绩。

巴斯德由于在1887年10月23日不幸再次脑溢血后,舌头麻痹,他的言语变得软弱无力,含糊不清,以致在这一最激动人心的时刻,无法让人们聆听到他那洪亮的声音,只得由任职外交官的儿子让-巴蒂斯特(Jean-Baptiste)代为宣读演说词。巴斯德的演说词字里行间充满激情,表达了他对科学的痴痴迷恋和对祖国的深深热爱:

“你们要崇尚批判精神。如果没有这种精神,也就丧失了思想的启迪和伟大发现的刺激物。如果没有这种精神,一切都将付诸东流。这种精神永远能够获胜。我对你们的要求,以及轮到你们对自己培养的弟子的要求,是发明家们不容易做到的。相信自己发现了一个重要的科学事实,渴望公之于世,却要等上几天、几个星期、甚至几年的时间来与自己做斗争,力图推翻自己的实验,只有当排除了所有相反的假设才公布自己的发现。是的,这是一项艰难的工作。但是,当历尽艰辛,终于获得可靠结果的时候,人们将感受到人类灵魂所能感受到的最大喜悦……如果说科学没有国界,那么科学家却有祖国;如果你的工作在世界上产生了影响,那么应把这种影响归功于祖国!”

“三位一体”目标迎来累累硕果

巴斯德研究所在建立之初规模很小,仅设5个实验室,第一批研究队伍只有5位室主任和14位助手,但是研究所的目标从一开始就非常明确,并在百余年的漫长岁月中始终不渝。刚建所时,作为第一任主任的巴斯德就为研究所制定了一个“三位一体”的目标:“我们的研究所将同时是狂犬病诊疗中心、传染病研究中心和微生物学教学中心。”正是在巴斯德这一办所方针的指引下,研究所始终保持着医疗、科研和教学“三位一体”的形式,始终以防疫医学为中心,以解决实际问题为重点,坚持站在与危害人类最严重的传染病做斗争的第一线。

基于巴斯德的理念,研究所成立最初就将基础研究和临床工作紧密结合,分成了两大部门:一个部门由迪克洛(E.Duelaux)负责,从事基础微生物学方面的研究。迪克洛在巴斯德去世的1895年出任研究所第二任所长,直至1904年逝世;另一个部门由尚贝_兰(C.Chamberland)负责。进行卫生防疫等方面的工作。

巴斯德研究所在运作一年后,便开启了世界微生物教学的先河,由具有医师资格的鲁(P.P.E.Roux)开设了第一门课程——微生物技术。鲁后来出任了巴斯德研究所第三任所长。在1889年就至少有20名来自不同国家的学生参加了微生物技术课程的学习。他们学成回国后,不少人成了当地的学术带头人。比如巴西的微生物学家鲁兹(Cruz)在巴斯德研究所师从梅契尼科夫(E.Mechnikov),1889年秋天回国后继续研究黄热病,做出了杰出的贡献,并且在巴西创建了鲁兹研究所,成为南美洲研究微生物的非常出色的研究所。

巴斯德研究所是一系列新学科教学的先驱:1950年开设免疫学课程,1960年分子生物学课程,1970年电子显微镜课程,1980年遗传工程课程,1998年医用昆虫学课程,2002年基因分析课程等。如今,巴斯德研究所教育培训中心每年都要接收250多名研究生在不同的研究领域学习,此外每年还要接待来自70多个国家至少600多名进修生来研究所深造。

巴斯德研究所积极发挥科学技术的生产力作用,高度重视将基础研究成果及时有效地运用于临床实践。早在1900年,研究所就在附近创办了一家医院,命名为“巴斯德医院”。原来在巴斯德逝世前不久,一位曾向巴斯德提供过4份奖学金用来培养贫穷学生的不知名的妇女再次拜访了巴斯德,并向他捐赠了一笔成立巴斯德医院的基金。这所医院最终由研究所的鲁和马丁(Martin)正式创立。后来传染病专家卡尔梅特(A.Calmette)在该医院组建了结核病科,而热带病专家拉韦朗(C.Lav6ran)、梅尼尔(F.Mesnil)和马尔舒(L.Marchoux)则组建了一个专门改进技术的研究室。巴斯德医院是全世界第一家以个人身份对传染病患者进行隔离治疗的医院,它专门对相关医学理论进行临床应用,例如磺胺药、卡介苗和镭应用的首次临床试验都是在这里完成的。

巴斯德研究所的特色首先是它独特的科学家群体,团体中的每一个成员都喜欢自称是“巴斯德人,他们都是从世界各地招募来的出类拔萃的人物。不同学科背景的“巴斯德人经常聚在一起,畅所欲言,以不同的视角研究同样的问题。可以说,早在“跨学科研究”这一术语流行之前,巴斯德研究所就已经是一个名副其实的“跨学科研究”中心了。

巴斯德研究所的特色还在于始终坚持基础研究与实际应用的完美统一。巴斯德深知基础和应用紧密结合的意义,回顾他一生所做出的重大发现,都体现了科学技术的生产力效应。他发现了酒变酸的微生物发酵奥秘,并发明了一种低温灭菌法(巴氏灭菌法),不仅拯救了当时处于困境之中的法国酿酒业,而且巴氏灭菌法至今仍被食品业广泛应用;他发现并根除了一种侵害蚕的细菌,对养蚕业做出了巨大贡献;他研制出的鸡霍乱疫苗、狂犬病疫苗等多种疫苗,其理论和方法引起了医学实践的重大变革。巴斯德将这种基础和应用的完美统一不仅融入了他的科学研究之中,也融入了他的研究所的组织机构之中。研究把奇妙的“思想”贡献给产业,产业回馈研究事业以丰厚的资金。正因为如此,巴斯德研究所一直能够依靠自己的资源不断发展,即使在第二次世界大战后经历了空前的财政困难,还是顽强地挺了过来。

从巴斯德研究所荣获诺贝尔奖的成果可以看出,由巴斯德一手缔造的巴斯德研究所是多么富于创造力和生命力。

1907年,拉韦朗(C.L.A.Lav6ran),关于原生动物作为疾病传播媒介作用的研究,发现了疟原虫在致病中的作用;

1908年,梅契尼科夫,关于免疫的研究,发现了吞噬细胞和吞噬作用以及细胞免疫;

1919年,博尔代(J.Bordet、),关于免疫的研究,发现了抗体和补体的作用;

1928年,尼科勒(C.J.H.Nicolle),关于斑疹伤寒的研究,发现了虱子在斑疹伤寒传播中的作用;

1957年,博韦特(D.O.Bovet:),发现了可抑制机体内某些物质活动的合成物——抗组织胺药物,以及针对血管系统和骨骼肌运动的合成物——箭毒类药物;

1965年,雅各布(F.Jacob)和莫诺(J.L.Monod),关于酶与病毒合成机制的研究,提出了基因调控理论;

2008年,巴蕾.西努西(F.Barre.Sinoussi)和蒙塔尼耶(L.Montagnier、),发现人类免疫缺陷病毒(HIV)。

世界之眼光,大家之风范

巴斯德研究所的历史,是微生物学跌宕起伏的发展历史,也是人类同传染病进行不屈不挠斗争的历史缩影。它之所以享誉全球,不仅仅由于一长串的发现,更在于它不断把科学研究的福音传播到世界各地。从它创建的那一天起,就有世界之眼光,大家之风范。

在巴斯德研究所建立后不久,它的风范已引起不少的效法,如德国1905年诺贝尔生理学或医学奖得主科赫(R.Koch)就仿照巴斯德研究所建立了也是微生物方面的研究机构——科赫研究所。

巴斯德为了扩展研究所在全世界的影响,曾派遣他的第一批学生之一、年轻的军医卡尔梅特奔赴远东,与狂犬病和天花等烈性传染病做斗争。卡尔梅特在越南西贡建立起了巴斯德研究所在海外的第一个实验室用以制作疫苗。消息一传出,被狂犬咬伤和狂犬病潜伏期的患者从四面八方蜂拥而来求医,他们来自爪哇、新加坡、苏门答腊等地,甚至远自日本。在不到两年的时间里,卡尔梅特就为近5万人进行了接种。

19世纪末20世纪初,中国和印度爆发了一场鼠疫的疫情。巴斯德研究所很快派遣耶尔森(A.Yersin)赶往疾病流行地区,研究这场瘟疫并寻找医治的方案。耶尔森年轻时由瑞士来到法国巴黎,在巴斯德研究所学习,他很快就融入了“巴斯德人团队。当耶尔森一来到中国香港,就立即在一间用竹子盖成的简陋茅屋里开展研究工作。当时英国当局缺乏善意,又有一个日本微生物学家小组的敌意竞争,耶尔森的处境十分艰难。但是他终于突破重围,仅花了几天时间就击败了日本对手,分离出了鼠疫杆菌,并揭示了老鼠在这场瘟疫流行中扮演的角色。之后,耶尔森回到巴斯德研究所继续开展有关疫苗的研制工作,当他再度来到中国时,他对如何对付鼠疫已胸有成竹。就像狂犬病疫苗一般,奇迹再度出现。耶尔森的成果使巴斯德研究所再显辉煌。

继续站在世界科学的前沿

在巴斯德研究所120多年的风风雨雨中,一任又一任的所长、一批又一批的“巴斯德人”为研究所的兴旺发达、为人类的科学事业做出了杰出贡献。这里特别值得一提的是研究所第九任所长莫诺在巴斯德研究所的发展史上立下的汗马功劳。

莫诺早年在巴斯德研究所主要从事细菌生长的研究。1965年,他因发现与酶的遗传控制和病毒的合成有关的机制而获得诺贝尔生理学或医学奖。1971年,莫诺出任巴斯德研究所第九任所长,当时正遭遇经济困难时期,莫诺面对危机,果断提出了研究所办企业,企业促科研,进行生产自救的方针,努力将科研成果转化为企业的生产力。他说:“人们搞企业是为了利润,我们办企业是为了发展科研。”具有社会和经济双重效益的巴斯德生物制品研究所就在这种情况下应运而生。与此同时,莫诺又预见到基因工程学的发展趋势,在巴斯德研究所传统的基础上进一步提出了科研要走向理论性研究和新技术研究的方针。莫诺之后的第十任所长正是因为实现了这一方针而升任法国总统的科学顾问。这样,在现代科技革命的浪潮中,巴斯德研究所的研究范围就从原有的微生物学和免疫学扩展到当代生命科学的主流——分子生物学。

今日的巴斯德研究所依然站在世界科学的前沿,引领着世界微生物学发展的潮流。它既是传染病、热带病和免疫系统疾病的专业保健中心,又是科研和临床教育的培训中心、生物学的基础研究中心、公共健康的应用研究中心。同时,它拥有一所医院,建有一个博物馆,一个包括图书馆在内的科技信息中心,多家公司和全球20多个分所机构。巴斯德研究所有70多个研究部门,拥有近2700名员工,包括500名固定的研究人员,以及每年来自世界各地约70个国家的600名客座专家学者。它的主要研究领域有传染病、过敏症、遗传病和某些癌症的病理学研究,其中传染病理学研究占该所研究活动的50%以上。同时,基础生物学研究也占有同样重要的地位。

巴斯德研究所的研究对象和使命及其人道主义的关怀,决定了它的全球战略布局。如今,巴斯德研究所在世界很多国家和地区建立了研究分所或伙伴机构,组成了巴斯德研究所的全球网络。

近年来,巴斯德研究所与中国也保持着友好的合作与交流。2004年,巴斯德研究所与中国科学院、上海市人民政府三方共同组建了中国科学院上海巴斯德研究所,重点开展针对传染病特别是病毒性传染病的基础与临床相结合的攻关研究,创建专业培训的教育基地,以多种方式为公众健康服务。该研究所借鉴法国巴黎巴斯德研究所的模式,走“政府支持、社会捐助和自主知识产权收益”三结合的发展道路。

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