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首次試驗牛痘疫苗│科學史上的今天:5/14

張瑞棋_96
・2015/05/14 ・999字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

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在天花已經絕跡的今天,很難想像十八世紀還有數千萬人因天花肆虐而死亡。其實天花很早就存在,古埃及的木乃伊身上就有天花的足跡,中國東晉葛洪所著的醫書《肘後方》也有記載,是目前最早的文字記錄。

最早發現種痘可以預防感染天花的也是中國人。明朝時民間就會讓小孩穿天花病患的衣服,或是將天花病患身上脫落的痘痂磨粉後塗抹於鼻腔。不過取人痘接種的作法並不是很安全,即使後來輾轉於十八世紀傳到英國,在醫生的專業操作下仍有 2%的死亡率。

英國醫師金納(Edward Jenner, 1749-1823)小時候也接種過,所幸他不是那百分之二。有一天一位來自農場的病人告訴他:她們擠牛奶的女工若曾染上牛痘就不會再得天花。牛痘是長在牛隻乳頭上的膿包,金納對此說法半信半疑,決定下鄉實地考察,調查後發現這傳聞竟是真的!而且感染牛痘後的症狀輕微,幾天內即可康復,若能以牛痘取代人痘作預防接種將會是更安全有效的作法。

1796年的今天,他在園丁的八歲小男孩詹姆斯·菲普(James Phipps)的手臂上劃開兩個小傷口,擠進牛痘的膿液,小男孩輕微發燒幾天後即復元。兩個月後,金納再將天花膿汁接種到菲普身上,結果並未出現任何天花症狀,證明接種牛痘疫苗可以對天花產生免疫。然而他的實驗並未被同儕認可,於是他繼續說服更多人接種,取得更多數據後才終於得以正式出版他的研究報告。

不過社會大眾卻難以接受體內有牛的體液,甚至擔心種牛痘會長牛角而卻步。面對輿論媒體的嘲弄,金納仍不遺餘力地宣揚理念,並免費發送牛痘疫苗給有需要的同儕。直到 1840 年,金納已過世十幾年後,英國政府才禁止種人痘並提供免費牛痘疫苗,這期間歐陸各國與美國也都陸續採納金納的方法來預防天花。不過,要近兩個世紀後,他期望看到天花絕跡的心願才終於實現(1979 年,世界衛生組織宣布天花已絕跡)。

金納是第一位以科學方法證實接種疫苗可以有效預防感染天花的人。由於他的研究與大力推廣,令人聞之色變的天花才得以有效控制,挽救了無數人的性命。更重要的是,因為他的大膽創舉,才開啟後人繼續尋求以疫苗對付其它疾病的防治之道,他也因而被稱為「免疫學之父」。事實上,疫苗(vaccine)此字即是金納所創,字首正是取自拉丁文的「牛」(vacca)。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

 

文章難易度
張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 622 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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自家孩子就是最好的白老鼠?誰家的爸爸這麼狠,竟然連兒子都拿來做實驗!──《厲害了,我的生物》
聚光文創_96
・2022/09/14 ・1815字 ・閱讀時間約 3 分鐘

「天花」亂墜的時代

在東方,由於長期受到天花的嚴重威脅,中國與印度的醫師們一直致力於尋找治療「斑點怪物」的方法。

他們發現,天花的倖存者似乎擁有某種保護能力,終身不會再染上此種疾病。這種「以毒攻毒」的現象,讓東方醫師們走上了「通過接觸疾病,取得抵抗能力」的道路。

在古代中國,醫師們會設法讓未染病的人,接觸少量的致病物質,例如:將天花患者身上的結痂物磨成粉末,接著吹進人的鼻孔裡;或者取出少量天花膿皰內的液體,小心翼翼的沾拭在皮膚之上。

就這樣,在疫苗橫空出世以前,對抗天花最有效的方法──「接種」(inoculation)──逐漸在亞洲傳播開來,雖然方法可能會因地區有些差異,但基本概念大致雷同。

看來鼻孔是個好用的地方,請大家好好珍惜!。圖/聚光文創

古人怎麼接種天花?新鮮現採、產地直送

十八世紀初,天花的接種技術傳到了歐洲。

在一七一四年與一七一六年,提莫尼和皮拉里諾都曾經寫件給倫敦皇家學會,描述土耳其的這項技術,並且建議英國人可以試試。

可惜,儘管當時天花正以極快的速度肆虐英國,但英國醫學界依舊十分保守,對新技術報以懷疑。一直到蒙塔古夫人願意擔任代言,大力倡導之後,情況才逐漸轉變。

當時,醫師通常是使用柳葉刀(Iancet),刮取天花患者身上的膿皰,然後以皮下注射的方式,將「新鮮現採」的膿液,「產地直送」到接種者的手臂或大腿之上。

然而,這麼做的風險其實不小,除了直接染疫,或者將天花傳染給其他人,接種者也可能因此染上、散播其他不同種類的傳染病。

這種現採直送的方式風險極高,畢竟,沒有人知道那些膿皰是否帶有其他疾病。圖/envatoelements

由於孩童時期曾經親身體驗過產地直送的可怕,這段不堪回首的記憶,讓金納時時陷入苦思:除了蒙塔古夫人的方法,還有沒有其他對付天花的可能?

意外的發現:「我得牛痘我驕傲」

一七八八年,金納的診所來了幾位擠牛奶的女工。金納注意到,這些女工們曾經照護過染病的農場主人,卻沒有因此罹患天花。

「因為我們是擠牛奶的女工,染上牛痘的機會很高。」女工們捲起袖子,露出手上的疤痕:「村裡的人說,得過牛痘的人,永遠不會染上天花,也不會有醜陋的麻子臉唷!」

這種「我得牛痘我驕傲」的思維,讓金納熊熊想起學徒時期聽見的傳聞。金納於是決定,要將自己的觀察──牛痘或許能預防天花感染──付諸實行。

一七九六年五月十四日,在這個值得紀念的日子裡,金納終於說服了一名園丁,讓他八歲的兒子詹姆斯(James Phipps)接種牛痘。在此之前,小詹姆斯從未接種,也從未染患天花。

金納先從莎拉──這位農家女孩正好染上牛痘──手指上的牛痘膿皰內,取得一些膿液,然後在詹姆斯的左臂上劃出兩道傷口,將部分膿液塗抹在這兩道切口上。

幾天之後,詹姆斯出現了輕微的發燒症狀,身上也身出了牛痘的膿皰,但他很快便康復了。二個月之後,金納再為詹姆斯接種天花。正如金納所期待的一樣,詹姆斯果然沒有出現任何天花的症狀。

接種牛痘後,天花對詹姆斯來說根本不算甚麼。圖/envatoelements

金納大喜過望,於是將這個實驗寫成論文,提交給倫敦皇家學會。然而,皇家學會以證據不足為由,拒絕刊登這篇僅有「單一實驗資料」的論文。

為了提交更充足的證據,金納決定要擴大實驗規模,連自己的兒子都納入受試者的行列。什麼是狼性?這就是狼性,連自己的小孩都敢拿來做實驗!

常言道:「上帝在關上一扇門的同時,會為你打開一扇窗。」不久之後,格洛斯特郡爆發了天花的大流行,接種了牛痘的受試者們,因此得以倖存。

真的會有這麼厲害的醫生嗎?圖/聚光文創

──本文摘自《厲害了,我的生物》,2022 年 9 月,聚光文創,未經同意請勿轉載。

聚光文創_96
6 篇文章 ・ 2 位粉絲
據說三人出版社就算得上中型規模,也許是島嶼南方太過溫暖,我們對出版業的寒冬始終抱持著浪漫與天真。 作者們說,出版市場很艱困,但我們依然想在翻譯領軍的文學市場中,為本土的作者、原創故事發聲。 喜歡做為升學孩子減輕壓力的書,不要厚重百科類型、沒有艱澀的專有名詞,很多重大發現的背後故事更值得我們好好品味。

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一波未平,一波又起!我們該擔心猴痘疫情嗎?——《科學月刊》
科學月刊_96
・2022/08/05 ・2479字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 文/林翰佐 銘傳大學生物科技學系副教授,本刊總編輯。

「一波未平,一波又起。」正當這個世界仍為嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)疫情疲於奔命之際,猴痘(monkeypox)疫情似乎也有逐步升溫的趨勢。我們該以何種心態面對新的未知疫情?或許這篇文章能提供讀者一些方向和理性。

猴痘病毒的近親——造成數十億人喪命的天花

猴痘是由猴痘病毒(monkeypox virus, MPV)感染所引起,猴痘病毒在分類上有個赫赫有名的同屬——造成天花(smallpox)的天花病毒(variola virus)。

天花病毒的穿透式電子顯微鏡圖,內部呈現啞鈴形的部分包含了病毒的 DNA。圖/Wikipedia

天花是一種能透過空氣傳播、致死率約 30% 的病毒,且疾病痊癒後仍會在病人身上留下難以磨滅的坑疤,令人聞之色變,更是人類疾病歷史上最黑暗的篇章。據歷史記載,在 735 至 737 年間,一場爆發於日本的天花流行,一共奪走了 100~150 萬人的生命,約相等於當時日本總人口數的 1/3,足見其威力。

諷刺的是,天花也是人類第一個戰勝的疫病。由英國醫師詹納(Edward Jenner)推行的牛痘(cowpox)接種技術,意外開啟生命科學中的免疫學篇章,使疫苗成為對抗病毒性傳染病最有效的武器。1980 年代,在世界衛生組織(World Health Organization, WHO)防堵策略的運用下,曾經造成人類歷史上約數十億人喪命的天花,在地球上徹底地被根除。

猴痘的病毒結構與傳播能力

繼承表親天花病毒的威名,猴痘疫情似乎顯得山雨欲來。

其實,痘病毒科(Poxviridae)的親戚一直存在於脊椎動物的族群當中。這類病毒的基因組由雙股 DNA 所組成,長達 186 千鹼基對(kb),記錄著 180 多個基因訊息,是感染哺乳動物的病毒當中體型最大,最為複雜的病毒。

相較於目前大家最為熟知的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)基因體長度大約只有 2 萬 6000 至 3 萬 2000 個核苷酸(nucleotides)所組成,透過分子機轉可以生產約 20 種左右的結構性蛋白(structural protein)及非結構性蛋白(nonstructural protein),在巨大的天花病毒前面顯得單純許多。

而更多種蛋白質的生產力也意味著病毒的「能力」愈強,所以天花病毒一直以來都被譽為是最狡猾的病毒,它具備多套欺騙免疫系統的機轉,使人防不勝防。

痘科病毒相當狡猾,但還是希望猴痘可以安分一點。,圖 / pixabay

猴痘,顧名思義是一種流行於靈長類的流行病。1958 年,在研究用的猴子中首度被發現,而人類被感染的首起案例發生於 1970 年,之後在中非及西非偏遠地區也陸續發現零星案例。

根據流行病學的調查研究,猴痘主要透過嚙齒類、靈長類野生動物傳染給人類,是一種人畜共通傳染疾病。不過猴痘的傳播一直以來都是不慍不火,即便目前有升溫的趨勢,流行病學專家也相信它的「基本再生數」(basic reproduction number,俗稱 R0 值)介於 2 和 3 之間,遠低於目前肆虐的新型冠狀病毒 Omicron 變異株(R0≈10~15),意味著只要有適當的防疫作為,疫情不會像 COVID-19 一樣來得又快又猛。

猴痘的傳播途徑有哪些?

目前已知猴痘人傳人的途徑主要以皮膚、口對口或體液等與患者有密切接觸的方式傳染,其中也包括接觸被患者汙染過的物品以及衣物等。不過具體相關細節仍有賴後續的研究,包括患者實際具備感染能力的時程,以及是否造成胎兒垂直感染的可能性等。不過由於人類對抗天花具有相當完善的經驗,對於應付猴痘來襲,一些估算總不至於差得離譜。

若是不慎感染猴痘,需要多久才能痊癒?

猴痘的症狀類似天花,具有明確的病癥,包括發燒、頭痛、肌肉酸痛、背痛、疲倦及淋巴結腫大,此外隨著病程的演進也會在皮膚上出現丘疹。

猴痘的症狀類似天花,特別明顯的症狀是皮膚病灶。圖/Wikipedia

猴痘的病程通常持續兩到三週,多數健康的人可以自行痊癒。不過部分患者包括嬰兒、兒童,以及免疫缺陷病友,可能會面臨更嚴重的症狀,甚至死亡。有關猴痘的死亡率依照不同地區呈現相當大的差異,預估值從 1~10%,甚至於更高的數值都曾經被提出,不過死亡率也與當地的公衛條件和醫療支援程度息息相關,不排除被高估的可能。

根據世界衛生組織公開的資料顯示,近期受到猴痘疫情影響的國家及地區,迄今並未出現死亡案例。

目前有針對猴痘開發的疫苗或是藥物嗎? 

由於新藥開發的速度較慢,多數新興傳染病很難有可以立即使用的「特效藥」。但目前包括美、英、加拿大等國的藥物管理局,已陸續核准將天花的藥物特考韋端(tecovirimat)用於猴痘治療。特考韋端能干擾天花病毒細胞膜蛋白的合成,阻斷病毒在人體內複製散播的機率、降低病情的發展,在實驗室中的研究證明它對猴痘病毒的複製也能有效地進行干預,不過臨床上的效果仍有待後續研究證實。

基於猴痘與天花的同源性,接種牛痘疫苗也可以提供有效保護,多項研究表明曾接種過牛痘疫苗者,發病率可降至約 4~21%。根據臺灣衛生福利部疾病管制署的說明,臺灣目前仍保有一定數量的第一代牛痘疫苗戰備存量,可以因應緊急時所需。另外,由於牛痘疫苗的製程屬於活毒疫苗,具有相當長效的保護效力,在 1979 年前出生的民眾皆有施打牛痘疫苗,因此他們也對猴痘有較佳的抵抗能力。

疫病的可怕性來自於高傳染率、致死率,以及人類對該疾病的理解程度。由上述已知條件看來,猴痘並不是那麼可怕,可避免過度恐慌。不過衛生習慣的培養與防疫知識確實仍是趨吉避凶的基礎,願大家出入平安。

  • 〈本文選自《科學月刊》2022 年 8 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。

延伸閱讀

  1. 台灣科技媒體中心,猴痘最新研究解析記者會新聞稿,2022年7月。https://smctw.tw/13545/
  2. 天平疫病大流行,2021年11月5日,維基百科,https://reurl.cc/j1XR4m
科學月刊_96
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猴痘有可能會大流行嗎?帶你一窺猴痘的症狀、傳播途徑與可能的防範措施
Karel Chen
・2022/06/24 ・3739字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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猴痘這個傳染病,在5月7日現身英國後,短短不到一個月的時間內已經擴散到 29 個國家、患者數破千,世界衛生組織(WHO)在 6 月上旬警告,指出目前的病例數可能是被低估的。現在台灣也出現了案例,不禁讓人思考猴痘到底會不會全球大流行呢?

本篇文章整理了猴痘的各種症狀、傳染途徑,以及是否有防範措施。

1. 為什麼叫「猴」痘?

猴痘(Monkeypox)取名為「猴」痘,是因為它最初是從猴子身上分離出來的,但後續調查指出,猴痘在大自然中不只感染猴類,還有多種小型囓齒動物也是宿主。

猴痘的原生地在非洲中部及西部,過去很少離開非洲,但在 2022 年 5 月 7 日,英國出現了第 1 例。這名患者剛從中非的奈及利亞入境回到英國。原本以為這大概是一個單一事件,畢竟旅遊史很明確,但誰也沒想到,這只是一場風暴的開端而已。

2. 猴痘的傳播方式

猴痘主要透過感染者的唾液或膿液傳播,比如共用被沾染的床單、毛巾或衣服;或是直接碰觸到患者或感染動物的血液、體液、黏膜、傷口而感染,吃沒煮熟的動物肉也是風險之一,被感染動物咬或抓傷也會感染疾病。

3. 2022 年猴痘不尋常的傳播途徑

5 月 14 日,英國又出現 2 個病例,怪異的是,疫調顯示這兩人和第 1 個病例一點關係也沒有。這下子可讓人嗅到有點不對勁了。隨即在 5 月 16 日,英國又冒出 4 例,這 4 例竟然又跟前幾例沒有關聯!從流行病學角度來解讀,等於告訴我們有一條或甚至好幾條隱形傳播鏈存在。

由此開始,猴痘病例連環爆,5 月 13 日到 5 月 21 日間,至少有 12 國出現病例,包括西班牙、葡萄牙、法國、比利時、美國、澳洲等,92 例確診、28 例疑似,這已經超過近 50 年發生在非洲以外的所有病例數總和了。《Lancet Infectious Diseases》一篇報告認為,這個病例驟增現象背後的科學、環境和社會原因仍是一個謎,而且是非常不尋常和值得擔憂的。

猴痘屬於正痘病毒屬(Poxvirus),球形的蛋白質外殼裡包著雙股 DNA,病毒除了在宿主動物間傳播,以往出現在非洲境外的案例,排除掉有旅遊史的患者,幾乎 100% 是由動物傳給人,例如 2003 年發生在美國的 47 例小規模爆發,便是由寵物土撥鼠傳給人。

因此,2022 年的這波感染就顯得十分詭異,因為絕大多數的患者都沒去過非洲、也沒有跟動物接觸,換句話說,這一次猴痘明顯顯示出「人傳人」感染鏈,不禁令人疑心是不是病毒發生了某種異常的突變?這也是挑動各國敏感神經的另一個警報。

DNA 病毒有一個特性,就是比起像是 SARS-CoV-2 這種 RNA 病毒來說,突變速率要緩慢許多。因此只要研發出一款有效的疫苗,就能連續使用許多年,不必擔心像 SARS-CoV-2 疫苗般失效。

4. 猴痘與天花是近親,但症狀比天花溫和

猴痘另外一個讓人疑慮的點,在於它是天花的近親。

天花是人類的老朋友了,糾纏了人類 3000 年以上,古埃及法老王的木乃伊就有天花留下的痘疤,死亡率估計高達 30%。猴痘患者會發燒、頭痛、淋巴結腫大、背痛、肌肉痛和無力,發燒後 1~3 天(有時候更長),皮膚開始有一點一點的疹子鑽出來,通常最先出現在臉上,然後蔓延到其他部位,疹子接著凸起變成透明的水泡,再變成含有淺黃色膿汁的膿皰。幸好,兩相比較之下,猴痘比起天花的確是溫和很多。

猴痘分成剛果盆地株(也稱為中非株)以及西非株兩種主要的病毒分支,這一次在全球擴散的是西非株,它的毒性比起剛果株來的弱。刊登在《Lancet Infectious Diseases》的另一份研究指出,因為調查取樣方法不同的關係,剛果株的推估死亡率差異很大,從 1% 到 10% 都有,西非株則一直維持在 3% 以下。

5. 萬一猴痘爆發的話,人類有反攻武器嗎?

說到大流行,現在大家最關心的議題就是疫苗了。那麼有沒有專門針對猴痘的疫苗呢?

答案是「沒有」,原因如下:

  1. 猴痘過去被認為是非洲的地區性傳染病,沒有侵襲到先進國家。
  2. 非洲當地的人窮,沒有足夠的市場誘因。所以儘管猴痘的近親例如天花,早已經有了疫苗,照理說研發近似病毒的疫苗會簡單很多,但因為不划算,沒有人特別針對猴痘再去開發疫苗。
  3. 猴痘死亡率比起天花低很多,「只有」1%~10%,也導致了沒有那麼迫切要開發疫苗的壓力。

如果沒有專用疫苗,那是不是有其他的武器可以抵擋一下?

有的。如果預先接種天花疫苗,約有85%的保護力,這數字是從第一代天花疫苗估計而來的。

聽起來相當不錯,這在生物學上是有道理的,因為人體如果感染正痘病毒屬的任一個成員,如天花、牛痘、猴痘,產生的抗體也可以抵抗其他病毒,這在免疫學上稱為「交叉保護」效應。

另外,猴痘也已經有治療藥物,例如 Tecovirimat。這些都是可以立即派得上用場的武器。如果猴痘萬一爆發,還可以作為一條抵擋的防線。  

但是也有一個壞消息,天花的第一代疫苗早就停產了,幸好現在國際上已經有新的第 2 和第 3 代疫苗,例如 Jynneos 疫苗,含有改造過的牛痘病毒,在人體裡不會複製,但可以引發抵擋天花及猴痘的免疫反應。

6. 台灣需不需要擔心猴痘?該不會又要封邊境了吧!

全球國家都在問一個問題:會不會變成大流行?

按照目前歐盟疾病管制與預防中心,以及美國疾管中心專家的估計,認為造成大流行的可能性不大。這個結論真的是讓我們大大鬆了一口氣。他們根據 3 個理由來判斷出這個結論:

  1. 由目前的流行病調查結果看起來,猴痘人傳人的效率並不高,所以不至於像新冠肺炎那樣,可以透過空氣傳播而患者數激增。  
  2. 猴痘發病的症狀非常明顯,一眼就看得出來這個人生了病,所以也馬上會被察覺通報隔離。不像 SARS-CoV-2 具有輕症、甚至無症狀,這種狡猾的藏匿方式,使得感染擴張一發不可收拾。 
  3. 我們知道猴痘如何傳染。猴痘主要透過接觸感染,因為了解傳播途徑,因此能夠採取有效的預防措施,不像 SARS-CoV-2 剛現身的時候,我們連它會不會空氣散播都糊里糊塗,被殺了個措手不及。

7. 如果,猴痘真的發生大流行該怎麼辦呢?

可能的做法是採取雙管齊下措施。首要是優先防護高危險群,像是慢性病人、小朋友、孕婦,先隔離病患,讓這些抵抗力比較弱的族群不會接觸到患者。再來,既然天花疫苗對猴痘有交叉保護力,要趕快進行接種,並且因為天花在全球已經絕跡了 40 年,世衛組織在 1980 年宣布根除天花,因此如今年紀在 40~45 歲以下的世代,是沒有接種過天花疫苗的。如果發生大流行,必須要趕快補打疫苗。到時候,疫苗的搶購、長途輸送、跨國進口、保存等等問題,可能會再重演。

根據歐洲國家目前處理猴痘的經驗,並不是每一個病患都住院,大多是在家自主隔離,患者會在2到4週內痊癒。美國官方建議患者的隔離期限是「到皮膚病變消失、膿皰結痂脫落並且長出新皮膚」為止。包括英國在內的幾個國家也同時建議,跟患者有密切接觸的人也需要自主隔離21天。

8. 所以猴痘會大流行嗎?

很幸運的是,到目前為止,各國都動了起來,紛紛啟動防疫措施,但猴痘到底從哪裡開始、又是什麼原因導致病毒突然開始大舉散播,仍然不清楚。

儘管大流行機會不高,台灣仍然必須謹慎,保持警覺,因為猴痘目前還有很多問題沒找到解答,比方說,病例突然增加是不是因為猴痘病毒已經突變,導致病毒比過去更容易傳染?或是使得病毒能在不被察覺的情況下無聲散播?現在的病例是不是全來自同一個感染源?或者其實是有好幾條感染鏈同時存在?在這些疑問沒有水落石出之前,我們就不能高枕無憂。

需不需要在這個時間點就開始準備疫苗、藥物等預防措施,也是一個難題,是要像COVID-19一樣超前部署,或是沉住氣按兵不動,等待疫情自然平息?這也十分考驗我們的智慧。你覺得呢?

參考文獻

Karel Chen
3 篇文章 ・ 4 位粉絲
本行是研究蛋白質3D結構及蛋白質間交互作用的分子生物學家,先後在國立交通大學生物資訊研究所、衛福部疾病管制署及臺北醫學大學醫學資訊研究所擔任博士後研究員。 後來,一咬牙換了跑道,在醫療健康媒體一待7年,從菜鳥編輯和記者做起,現在在自行創業之餘,想盡辦法擠出時間投入最愛的科普。