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白喉病有救啦!抗毒素與疫苗是幕後功臣——《免疫的威力》

十九世紀,白喉在歐洲流行,引起學者開始了一系列的實驗,不僅發現了血清可以抗菌,後續並研發出類毒素疫苗,成功降低了白喉與破傷風的感染率。現在,白喉在許多國家都已經絕跡,眾多孩子能免於這些疾病的威脅,皆歸功於此。

讓人窒息而死的白喉病

白喉到十九世紀才被認定是病菌引起的疾病。罹病的患者喉嚨黏著厚厚皮狀的白膜,把氣管塞住,引發窒息而死亡。白喉最容易感染幼童,因此總讓父母聞之色變。

患者喉嚨黏著厚厚皮狀的白膜,把氣管塞住,引發窒息而死亡。圖/wikipedia

十九世紀時,白喉在歐洲各地流行,造成社會不安,亟需醫學研究研發出有效的預防及治療方式。就在這很有需求的情況下,在德國大學任教的埃米爾.馮.貝林做了一系列傑出的白喉實驗,終於研發出預防白喉的血清療法,並鋪路讓其他學者研究出抗體在疫苗及免疫上扮演的角色。

研發出白喉血清療法的 埃米爾.馮.貝林

埃米爾.馮.貝林在擔任軍醫的過程中始對感染病產生興趣。圖/wikipedia

馮.貝林年幼時就希望學醫,因為家裡經濟不好沒辦法讀一般大學,他選擇進入免費的陸軍醫學院。醫學院畢業後,他有義務服兵役,被派去軍醫院當軍醫。在這期間,他開始對感染病產生興趣,就在軍醫院從事相關研究。他首先研究的主題是開發滅菌消毒的化學物,並有了優良成果,受到軍方關注,有意栽培他。

軍方選他去柏林著名的感染病研究所向大師羅伯.柯霍(Robert Koch)學習。柯霍主要是研究微生物,尤其是一些重要的細菌。他在柯霍的實驗室工作了幾年。這期間,幾位優秀年輕學者加入柯霍的實驗室,其中一位是保羅.埃爾利希(Paul Ehrilich)。後來馮.貝林離開柯霍實驗室,被聘為德國馬爾保大學教授。

發現白喉毒素與抗毒素

他建立實驗室後,把研究重點放在白喉上。當時學界對白喉菌引起可怕氣管窒息的原因並不清楚,但法國有個實驗室發表的報告引起馮.貝林的注意。

報告中記述,這些研究者取用白喉菌培養液過濾後的液體來做實驗。他們發現過濾後的液體會引發白喉症狀。他們由此做出一個結論:

白喉菌本身不會致病,致病的是這些病菌釋放出來的物質。這些物質被稱為白喉毒素

白喉桿菌。圖/kknews

馮.貝林讀了這篇論文後著手研究。那時剛好有一位日本學者到他的實驗室工作,名叫北里柴三郎。北里博士精於化學,對白喉毒素的化學性質已有經驗,他與馮.貝林合作是相輔相成,聯手完成一個具歷史性的實驗。

他們的實驗是先在白喉菌培養液中加了滅菌化學物,把白喉菌殺死,然後將死菌分離取得無菌的培養液。之後將培養液打入動物體內,過了一段時間,由動物體取得血液,再由血液中分離出血清。接著把血清打入另一批動物體內,測試是否可以保護這批動物不感染白喉。

這一系列的研究結果顯示,血清可以讓動物對白喉有抵抗力。他們的結論是血清中含有抗白喉毒素的物質,稱之為「抗毒素」。

這一系列的結果在醫學期刊發表後很受注重。事實上,這的確是醫學上的大突破,就此建立了血清治療的觀念,也為後來發現血清中的抗體鋪了路。

馮.貝林頗具創業精神,到了二十世紀初,他極力想把新發現轉譯為可預防白喉的藥劑。他將白喉毒素及抗毒素混在一起當作抗白喉藥物,使用在多種動物模型上果然有效。他進一步把毒素及抗毒素的份量和比例做更精確的標準化,以便用來做人體試驗。

人體試驗有效後,他開了公司,大量生產抗白喉混合藥。當時美國及歐洲都被白喉大流行鬧得不安寧,馮.貝林的抗白喉混合劑開始大規模使用,終於征服了白喉。現在白喉在許多國家都已經絕跡。馮.貝林不只是血清治療法的創始者,也因此被稱為兒童的救星,同時也是技轉的先驅者。

當諾貝爾生理或醫學獎剛成立時,馮.貝林的抗白喉研究工作被認為是具創新的發現而且有深遠貢獻,因此成為有史以來首位諾貝爾生理醫學獎得主。幾年後,他的老師柯霍也獲得了諾貝爾獎。

在抗白喉藥物研究這期間,破傷風也是種令人懼怕的病。

科學家深入研究後,發現破傷風的致病原因和白喉類似,是由破傷風病菌釋放毒素引起的。馮.貝林的實驗室以類似的研究方式證明抗毒素的存在,並且以毒素加抗毒素混合物做為抗破傷風療法。他的研究同時證明有些細菌並不是由於細菌本身致命,而是因細菌釋放出來的毒素。以毒素為標的,才能發展出有效的疫苗。

「抗毒素」的發現就像是茫茫大海中的燈塔,為免疫學指出了新大陸。而發現新大陸的則是保羅.埃爾利希。埃爾利希與馮.貝林是同輩,而且是同一個時期在柯霍實驗室工作。他們合作研發抗白喉的血清療法。後來因商業利益衝突,埃爾利希和馮.貝林教授分道揚鑣,埃爾利希把研究方向轉向較基礎的問題。

他是史上第一位以抗體來解釋「抗毒素」作用的學者。後來發現病毒的疫苗如牛痘疫苗及狂犬病疫苗之所以有效,也是藉由產生抗體。而且抗體不只是疫苗的武器,更是免疫的原動力。

 

 

 

 

——本文摘自《免疫的威力》,2019 年 2 月,遠流出版。

關於作者

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