75次提名诺奖却“陪跑”的生物学家
2022-01-25雨田
雨田
让军队闻风丧胆的小虫子
从古希腊时期开始,斑疹伤寒几乎贯穿了整个欧洲史,在与它的斗争当中,人类一直处于劣势。1812 年夏天,即将称霸欧洲大陆的拿破仑集结 57 万大军,浩浩荡荡地向东方进发,并以摧枯拉朽之势在 4 个月内攻占了莫斯科,胜利的天平似乎已然倒向了法国人。
然而一种小虫子——虱子,却彻底粉碎了拿破仑的帝国梦。19世纪的卫生条件并不好,57 万人的庞大部队便成了虱子们的乐园:聚集居住的营帐方便了虱子们传播与繁衍;而莫斯科的低温也不允许士兵清洗身体与衣物,寒冬成了虱子们最好的庇护。
这些因素合在一起,恐怖的斑疹伤寒在法国军队中暴发了。斑疹伤寒(typhus)是由立克次体所致的急性传染病。斑疹伤寒立克次体死亡后所释放的毒素为致病的主要因素。在局部可引起丘疹、焦痂和溃疡。在全身可引起淋巴结肿大,焦痂附近的淋巴结肿大尤为显著。类似的剧情,在 20 世纪的战争中变得更为残酷。据相关统计,仅一战前后,斑疹伤寒就在欧洲造成了2000多万人的死亡。
用虱子提取疫苗的人
人类了解流行性斑疹伤寒的过程却是无比迟钝的。尽管流行性斑疹伤寒早在公元前 430 年就袭击过古希腊的雅典城邦,但直到 1909 年,才由法国生物学家查尔斯·尼科尔发现传播者竟然是不起眼的虱子。
1916 年,巴西医生恩里克·达罗查·利马进一步证实,虱子携带的传染性物质是立克次体(一类细胞内寄生的原核细胞型微生物)。弄清楚传播者和病原体以后,包括查尔斯·尼科尔在内的大批学者纷纷开始研究起用虱子制作活疫苗,但都收效甚微。
到了二战期间,形势产生了逆转,一位叫鲁道夫·韦格尔的波兰生物学家的出现改变了这一切。韦格尔苦心孤诣 20 年,终于成功研发了流行性斑疹伤寒疫苗,并且可以被批量生产出来。
以现在的眼光去回顾韦格尔的研究过程,完全可以用惊悚来形容。因为斑疹伤寒的病原体——立克次体,不能像其他微生物一样在普通的营养培養基上生长。 立克次体只能生活在活细胞内部,它们是细胞内的寄生虫。 但是在实验室的生物中,斑疹伤寒立克次体没有生根,也没有积累足够的量来生产疫苗。
在这种情况下应该怎么办?韦格尔提出了一种方法,可以直接在虱子体内使斑疹伤寒的病原体生长。方法是让健康的虱子长出大约12天,然后用伤寒细菌感染这些虱子,再将已经感染的虱子喂养5天。此后,将虱子磨成糊状,这是生产疫苗的原料。
问题是在“喂食”必要数量的斑疹伤寒病原体的同时,如何容纳这种虱子? 实际上,根据所有估计,足以生产抗斑疹伤寒疫苗的虱子数量以吨为单位,根本无法实现。
为了繁育出足够多的健康虱子,狠人韦格尔直接祭出了个大招——用人血喂养。他先是将 400~800 只虱子幼虫装入一个特制的方形容器当中,容器是密闭的,仅有一面是筛子,虱子可以透过筛子眼把头伸出去吸血。这些容器会被绑在志愿者的腿上,每个人绑 7~11 个,有筛子眼的一面紧贴皮肤方便虱子吸血。
有了足够多的健康虱子以后,第二步就得手动感染它们了,这是整个实验过程中最繁琐也最危险的步骤。韦格尔会把虱子固定在特制的架子上,紧接着利用细小的工具在显微镜下给虱子注射病原体。
虱子感染成功以后,要继续用人血喂养 5 天,让志愿者们坐在那里被数千只染病的虱子叮咬。这是非常危险的行为,因为病原体是通过虱子的粪便传播的,稍有不慎就会沾染伤口导致志愿者感染!5 天后,等受感染的虱子们吃饱喝足,就是最后一步了。韦格尔就会通过解剖提取虱子们受感染的肠道,最终制备成疫苗。
韦格尔的研发过程俨然就是一部被虱子叮咬的血泪史,纵观人类科学发展过程,正是有了许许多多像韦格尔这样敢于“作死”的人,用自己的健康甚至是生命为全人类的事业做出了伟大的贡献,科学才会不断进步。
这种疫苗很快被证明有效,并被快速投入到二战战场当中,其间共有 500 万至 600 万人接种。拯救全人类的发明、可歌可泣的研发过程,韦格尔怎么看都配得上一枚诺贝尔奖勋章,当时的科学界也是这么认为的。然而韦格尔却是诺奖史上陪跑次数最多的科学家之一,一生被提名多达 75 次,次次都是铩羽而归,比起著名的“诺奖陪跑专业户”村上春树不遑多让。
鲁道夫·韦格尔研发的疫苗