以毒攻毒:一百年前,他想到用动物的血液治疗病人

作者: 李丹

来源: 赛先生

发布日期: 2021-07-29 19:30:01

本文讲述了德国科学家埃米尔·阿道夫·贝林如何通过血清疗法治疗白喉,并因此获得1901年诺贝尔生理学或医学奖的故事。贝林的研究不仅为现代免疫学奠定了基础,也为后来的疫苗开发提供了重要的理论和实践支持。

新冠肺炎初期,人们苦于寻找有效的治疗方法。当时的一种选择是招募康复病人献血,为患者进行血清疗法。武汉金银潭医院院长就曾表示,该院开展了康复病人的恢复期血浆输注,“血清疗法”已经初见成效。那么抗体及血清疗法在历史上是如何被发现的呢,又为免疫学的发展及疾病治疗带来了哪些进步呢?接下来,本文将带领大家一起了解这一重要发现。1901年,诺贝尔生理学或医学奖授予了德国科学家埃米尔·阿道夫·贝林。

颁奖词写道:“由于他在血清治疗方面的工作,特别是在治疗白喉方面的应用,他在医学领域开辟了一条新路,把战胜疾病和死亡的胜利武器交到医生手中。”白喉是由白喉杆菌引起的一种急性呼吸道传染病。这一疾病大家可能都很陌生,因为我们都注射了百白破这种针对百日咳、白喉和破伤风的三联疫苗,所以在日常生活中几乎不会听到有关的病例。而在贝林的时代,白喉杆菌致死案例依然很常见。

那时候,美国每年大约有15000人死于白喉,其中主要为儿童,而欧洲每年约有5万人死于该病。1854年,贝林出生于德国。在他生活的时代,抗生素还没有被人类发现,普通的伤口感染就有可能导致死亡。当时还没有人知道淋巴细胞是什么意思,尽管在今天这已经成为了最常见的血常规检查项目。就在这样一个人们不知免疫细胞为何物的时代,有一位法国科学家做出了突破性的贡献,他就是人尽皆知的微生物学之父——路易·巴斯德。

1883年,在研究“西伯利亚瘟疫”(即炭疽)之时,巴斯德首次制作出了减毒疫苗的雏形。他将培养的炭疽加热到42度,降低毒性后给羊接种,而接种的羊即使再被注射炭疄杆菌也不会发病。此后,他还尝试降低狂犬病毒的毒性,以此方式制作的疫苗拯救了不少犬伤患者的生命。通过这一系列研究,巴斯德让世人熟知了一个概念:致病微生物经过特殊减毒处理以后,也可以成为救人的疫苗。

他的研究为免疫学这一年轻而有极具研究价值的学科,翻开了奠基的一章。1890年,贝林和北里柴三郎发表论文,宣称他们将适量的白喉或破伤风杆菌的无菌肉汤培养物注射入实验动物,会在动物的血液中检测到可以中和对应毒素的物质,他们称之为“抗毒素”。而且来自于一个动物体的“抗毒素”,可以免疫其他动物,且能治愈已经出现白喉症状的个体。很快,这一发现被很多实验室相继验证。

随后在1891年圣诞节前夕,贝林在获得患者父母同意后,首次成功用羊血清治愈了一名白喉患儿。这一事件被称之为“圣诞节大拯救”,贝林也被戏称为送出治疗白喉方法的“圣诞老人”。贝林的举动为人类征服白喉迈出了至关重要的一步。之后,贝林在1913年宣布对于含有“抗毒素”的血清进行了规范的制备和纯化,为现代免疫学做出重要贡献。同时,这一工作也成功消除了白喉带来的生命威胁。

贝林本人也将制备“抗毒素”的方法视为自己一生最高的成就。当我们仔细分析贝林的研究时,会发现这一19世纪的研究完全符合现代科学实验的框架。首先针对需要解决的研究问题提出大胆的假设:“生物体能否产生抗毒素?是否具有治疗效果?”然后利用现有的技术手段在动物体上进行验证,在结果获得验证后,再进行后续人类治疗方法的开发。

随着科学技术的发展,如今对一个生物学假设的验证,需要应用多种技术,在多个层次(分子水平、细胞水平、动物水平)进行反复验证,才能走向临床试验。而且临床试验从设计、审批到实施也都愈加完善。但是进行生物学研究的总体构架,依然遵循提出问题、大胆假设、全面验证、临床转化这一系列步骤有序展开。随着免疫学在近百年的快速发展,我们现在知道人体的免疫系统可以划分为天然免疫和适用性免疫两大部分。

当病原微生物或者疫苗进入身体后,首先激活天然免疫,然后抗原递呈细胞可以把入侵信号传递给T细胞,T细胞激活后一方面分泌细胞因子参与杀灭病原微生物及被感染的细胞,另一方面激活B细胞。而B细胞分泌的抗体,就是贝林所发现的“抗毒素”。而且T细胞和B细胞中均有一部分细胞,会在激活后存活相对长的时间。它们会“记住”之前遇到的信号,当再次遇到相同信号时,它们快速反应,保护机体不受损伤。

这一类细胞也就被称为记忆性T细胞、B细胞。这种再次遇见相同病原体后所起到的快速抵抗能力,也就是疫苗发挥作用的主要原理。

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