疫苗的前世今生
2020-05-11季海
季海
还记得吗?我们在上期说过,病毒是一个介于生命体与非生命体的奇葩存在,它比隐形战机更恐怖,也更难对付。让人头疼的是,病毒具有极强的耐高温性和耐寒性,比如乙肝病毒,可以在100摄氏度的沸水中存活10分钟以上,就像一个打不死的“小强”。
目前,我们对付病毒的手段只有三种。第一种是大家都熟悉的一些公共卫生措施,如消毒、通风、清洁等,这有利于阻隔病毒的传播;第二种是服用抗病毒药物,这可以有效地抑制病人体内的病毒,不过在得病之后才能服用;第三种是注射疫苗,这可以说是最有效的手段。因为疫苗能够激活人体的免疫系统,提前在体内建立稳固的防线,阻止病毒的侵入与复制。
古代中国人的贡献
在漫长的历史长河中,人类屡屡被各种瘟疫所困扰,一直在寻找有效的防护手段。
2000多年前,古希腊的雅典古城先后两次遭到瘟疫的袭击。当时的历史学家修昔底德发现,在第一次瘟疫中感染的幸存者,在第二次瘟疫中不再被感染。现在我们都知道,这是人体的免疫系统在发挥作用,然而限于认知和医疗水准,当时没有人能说清楚这是怎么一回事。
早在公元3世纪,我国东晋的医学家就掌握了狂犬病的预防手段。他们把死亡狂犬的大脑敷贴在人体被咬伤处,能够有效防止狂犬病的发作。这种古老的操作手段,可以说是疫苗接种的雏形,比西方的巴斯德早了1500年。
更牛的是,我国在17世纪还发明了预防天花的“人痘接种术”。大家都知道,天花是一种古老的烈性传染病,一旦染上,全身长满脓疱,高烧不退,死亡率很高。但有两种人对天花具有抵抗力:一是从天花中康复的人,二是护理过天花病人而未被感染的人。我们祖先受到这种现象的启发,开创了用人痘接种预防天花的方法——从痊愈的患者皮肤上取下痘痂,研成细末,用水调湿后沾在棉花团上,塞入未出天花者鼻腔内,可起到一定的预防效果。
人痘接种术不仅在我国各地广泛应用,后来还流传到朝鲜、日本和欧洲一些国家和地区。可以说,人痘接种术是人工免疫法的先驱,开创了后世各种疫苗的先河。
天花的克星找到了
现代意义上的疫苗,诞生在1796年5月14日。这一天,英国乡村医生爱德华·詹纳接诊了一名正患天花的挤奶女工,并从她身上抽取少量脓液,注射到一个八岁男孩的胳膊上。这是人类历史上首次用打针的方式进行免疫试验。六个星期后,男孩除手臂留有疤痕外,没有出现任何症状,试验初步成功。
詹纳在研究中发现,从人体内直接抽取病毒“种植”到其他人身上,很容易引发疾病的大规模传播。于是,他开始从动物身上想办法,饲养场的小牛进入了他的视线。
詹纳找了一头牛犊,在它的肋部皮肤繁殖病毒后,取下这片牛皮上的组织——淋巴、痂盖和真皮。这种黏糊糊的物质,就是疫苗原液。詹纳对它进行净化后,得到了一种比较安全的疫苗,俗称“牛痘”。牛痘堪称划时代的发明,为人类战胜天花立下了汗马功劳。
了不起的巴斯德
说起疫苗方面的贡献,还有一个人不得不提,他就是法国的微生物学家路易斯·巴斯德。如同牛顿开辟了经典力学一样,巴斯德开辟了微生物研究领域,是19世纪最有成就的科学家之一。如今食品生产行业使用的巴氏消毒法,就源自他的发明。不信的话,你仔细看看牛奶、果汁等食品的外包装,大都标有“巴氏消毒法”的字样。
巴斯德的这一辈子,基本上都在与病毒、细菌战斗,他先后找到了对付鸡霍乱、炭疽病、蚕病的治疗方法,挽救了法国畜牧业和养蚕业。更让人肃然起敬的是,这老头儿研制出了狂犬病疫苗,让人类摆脱了狂犬病的噩梦。
狂犬病是一种令人恐惧的传染病,一旦发作,死亡率高达百分之百。当时没有疫苗,也没有免疫球蛋白,人们对付狂犬病,只能使用烧红的铁棍去烙烫伤口,想以此“烫”死看不见的病毒。但这种残酷的做法没有任何效果,只能加速死亡的来临。
巴斯德一直在思考:能不能发明一种预防狂犬病的疫苗呢?经过反复试验,他发现狂犬病毒大多集中于动物的神经系统。因此,巴斯德大胆地从病死的兔子身上取出一小段脊髓神经,把它晾干后磨成粉末,与蒸馏水混合后注入狗的体内。奇迹发生了,打过针的狗再次被狂犬病毒感染后,都不会发病了,看来是疫苗起了作用。
1885年的一天,一位几乎绝望的母亲找上门来。她9岁的儿子被狂犬咬伤,哀求巴斯德救救孩子。巴斯德决定为男孩注射人类的第一针狂犬疫苗——这时距离男孩被狗咬伤已经四五天了。在之后10天中,巴斯德连续给男孩注射了十几针不同毒性的疫苗。每天晚上,焦虑的巴斯德彻夜不眠,害怕孩子发生不测,5天、10天……1个月过去了,少年健朗如常,最后安然返回家乡。巴斯德高兴地宣布:狂犬疫苗研发成功!消息传开,被狗咬伤的患者蜂拥而至……
从狂犬疫苗的诞生之日到现在,上千万人的生命得到了拯救,巴斯德因此获得了“疫苗之父”的美称。
小小鸡蛋 大大功劳
疫苗发明后,曾经供不应求。这是因为在很长一段时间里,疫苗需要以动物为供体,无法大规模生产。比如天花疫苗是在牛犊的肋部制备的,狂犬疫苗取自羊脑。在活体动物身上培育疫苗,不仅数量难以满足需求,也很难保证质量和卫生。
后来,科学家找到了在鸡蛋中培养疫苗的方法。以培养流感疫苗为例,原理并不复杂:首先将鸡胚(正在孵化的鸡蛋)置于孵化器之中,等孵化到第10天或11天时,在蛋壳上开个小孔,用针管将含有流感病毒的毒株注入鸡胚内,然后用石蜡密封蛋壳,重新放回孵化器中。3天之后,从鸡胚中抽取培养好的病毒原液,经过过滤、浓缩、乳化、封装等一系列程序,就得到了流感疫苗。正常情况下,一颗鸡蛋可以制作一份流感疫苗。
时至今日,鸡蛋仍旧是许多疫苗的原材料,如流感、麻疹、流行性腮腺炎疫苗。可以说,鸡蛋撑起了疫苗的半边天。
随着细胞培养技术的发展,疫苗生产迎来了质的飞跃。所谓的细胞培养技术,就是将组织从生物体上取下后,放进无菌实验室进行培育,用玻璃等实验器皿为其搭建一座“房子”,让病毒在一个个“房间”里生长,并且测量每个“房间”中病毒的数量。预防脊髓灰质炎的疫苗,便是采用这种方式实现了批量生产,年产量可達1亿份。
下一个目标:新冠病毒疫苗
由于科学家的不懈努力,我们已经拥有30多种安全有效的疫苗。通过接种疫苗,人类已经消灭了天花,脊髓灰质炎病例减少了99%,白喉、麻疹、破伤风、乙肝、黄热病、狂犬病的发病率也显著下降。和19世纪末相比,当下人类的平均寿命延长了数十年。可以说,每一种新疫苗的诞生,都是人类战胜一种传染病的伟大胜利。没有任何一种医疗措施像疫苗一样,对人类的健康产生如此深远的影响。
进入21世纪,新的瘟疫和传染病仍在不断出现,人类的健康依然面临巨大挑战。这次肆虐全球的新型冠状病毒COVID-19,潜伏期较长,行踪飘忽不定,具有很强的传染性。世界各国的科学家目前正在密切合作,争分夺秒地研究疫苗。我们也期待疫苗能够早日问世,发挥出强大的杀伤力,把可恶的新冠病毒消灭干净。
战“疫”胜利,终将属于全人类!