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西班牙流感來勢洶洶!病毒橫掃世界的四種可能——《百年抗疫》

PanSci_96
・2020/10/22 ・3747字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 568 ・九年級
  • 作者: 傑瑞米.布朗

編按:請讓我們一起回到 20 世紀初,那個西班牙流感(Spanish Flu)大流行、恐慌蔓延全世界的年代……

同時面對戰火和溫疫,人民該如何自處?

美國現在正在打兩場戰爭。第一場戰爭是針對德國及其軍事盟友;第二場戰爭是針對流感病毒及其細菌盟友。借用一位歷史學家的話說,這是一場針對細菌和德國人的鬥爭。

隨著盟軍在西部戰線發動大規模進攻,流感襲擊了運送部隊到歐洲戰壕的船隻。在法國東北部的阿貢森林戰役中,流感奪走許多美國遠征軍人的性命。正如大戰幾乎籠罩歐洲每個國家一樣,流感也在整個歐洲大陸肆虐。

感染流感的軍人,塞滿了美國的軍營醫院。圖:Wiki

在一個擁有一千名新兵的法軍基地中,有六百八十八人住院治療,四十九人死亡。巴黎關閉了學校,但劇院或餐館卻沒有停業。

儘管有四千名巴黎人死亡,咖啡館仍舊開放。流感越過戰壕線,德軍也深受其害。「每天早上都必須聽取工作人員報告流感病例數量,以及如果英國人再次發動襲擊德軍有什麼劣勢的抱怨。這是一項使人痛苦的事。」當時一名德國指揮官寫道。

在英國,公眾選擇了「保持冷靜並繼續生活下去」的方式。我在倫敦出生長大,即使現在大部分時間我居住在英國以外的地方,我還是保有這種認知。面對逆境咬緊牙關,是我童年時就明白的道理。

在疫病中維持生活相當不易。圖:PEXELS

當祖母回憶起倫敦大轟炸期間從倫敦撤離的場面時,我曾在她臉上看到這樣的鎮定、沉著。我開始了解到這是上一代人面對西班牙流感時的反應。「保持冷靜並堅持下去」不僅是公共行為的一種指示,也是英國文化 DNA 的一個重要組成部分。

起初,報紙幾乎不談及這種流行病;如果一定要談,報紙總會把這些報導放在內頁。英國政府和富有同情心的媒體默許且同意限制任何有關流感的討論,目的是避免削弱公眾士氣,因為世界大戰已經進入第四年,人們業已厭倦戰爭。

英國人的堅忍主義:是冷靜,還是冷漠?

對事實進行如實報導和維持士氣之間的緊張關係,在傑.麥克奧斯卡(J. McOscar)博士寫的一封信中展露無遺,這封信被放在《英國醫學期刊》裡不顯眼的篇幅中。

「無論男人、女人或孩子,都有親人離世的慘痛經歷,我們現在經歷的黑暗日子還不夠多嗎?」

他寫道,「如果在發布此類報告時能夠更謹慎一點,而不是盡可能大量蒐集讓人沮喪的消息來擾亂我們的生活,豈不是更好?一些編輯和記者似乎急需休假,他們越早去度假,對公共道德也就越好。」

具有諷刺意味的是,在這封信出現的同一期刊頭版上,有一份長達五頁有關流感的詳細報導,該報導強調了大流行病的破壞性。報導指出,英國和法國軍隊之中爆發災難性的流行病,該流行病橫掃整個軍隊,使軍隊喪失戰鬥力。

英國首席醫療官似乎也不願意打擾任何人的生活。他給的建議很簡單:戴上小口罩,吃得好點,喝半瓶葡萄酒。皇家醫師學院採取了類似方法,並宣布該病毒不再像往常那樣具致命性。

在公眾氣氛低迷時,新聞消息的傳遞尺度更顯重要。圖:PEXELS

在這一連串事件中,英國人似乎相對冷漠。一九一八年十二月,隨著大流行病結束,《倫敦時報》評論:

「自黑死病以來,沒有哪場瘟疫像這場一樣席捲全世界,也許從來沒有哪場瘟疫像這場一樣被人們處之泰然。」

一九一八年初,《泰晤士報》醫學記者誇大其詞地描述這個民族,他們「高興地期待著」流行病的到來。歷史學家馬克.霍尼斯鮑姆(Mark Honigsbaum)認為,英國政府故意鼓勵這種堅忍主義,努力培養國人蔑視在德國的軍事敵人,也同樣蔑視爆發的流感。

但無論英國人對這一大流行病持何種態度,這場流行病所造成的傷亡人數非常龐大。

當流行病消退時,超過四分之一的人已被感染,有二十二萬五千多人死亡。在當時的印度(屬於英國領土),流感更具有致命性,死亡率高於英帝國的 10% ,死亡人數是印度士兵的兩倍,一共有大約二千萬印度人因流感大流行而喪生。

未解之謎:為什麼死亡率這麼高?

接下來是澳洲、紐西蘭、西班牙、日本以及整個非洲國家。所有人都遭受苦難,人們對近乎世界末日的猜測感到無比恐懼:全世界共有五千萬至一億人因流感而死。

在大規模死亡之後,當公眾關心「這場流行病是如何形成的?」和「總共多少人受害?」時,科學家們不禁要問:為什麼?是病毒本身——超級變體的流感——還是有其他致使流感具有殺傷力的原因?

我們已經找到讓這麼多人死亡的 4 種不同解釋,每種解釋都有一些證據支持,但沒有一種解釋完全令人信服

1900-1960 年美國的平均壽命,呈現出 1918 年流感大流行的影響。
資料來源:美國國防醫學院

第一種解釋是,病毒表面有一種蛋白質可以阻止干擾素(interferon)的產生。

該干擾素向我們的免疫系統發出訊號,顯示防禦措施已被滲透。將氧氣轉移到血液中的健康肺細胞被病毒劫持並遭到其複製過程(replication process)的破壞。一旦這些健康肺細胞死亡,就會被無法輸送氧氣的暗淡纖維狀細胞所取代,它們就像在切割口部位形成的疤痕一樣,看起來與周圍的健康皮膚不同。

一位來自南卡羅萊納州、名叫羅斯科.旺恩的美國陸軍士兵被屍檢,屍檢表明他的一個肺部有這種類型的肺炎。干擾素的破壞有可能使一九一八年的病毒,引發致命的病毒性肺炎。

其次,如果一九一八年的病毒本身不能致人死亡,那麼繼發性細菌性肺炎可能就會殺死人。

大流行病患者的身體被削弱,他們的肺部已被破壞,患者會感染鏈球菌和葡萄球菌等細菌性感染。在抗生素尚未研發出來的年代,這種情況是致命的。

我們現在認為,一九一八年大流行中的大多數死亡患者是由於這些繼發感染引起的,而非流感病毒本身。南卡羅萊納州士兵的另一個肺提供這種感染的證據,他死於病毒的連續攻擊,以及伴隨其身體防禦系統崩潰而至的細菌感染。

由 Terrence Tumpey 博士重建的 1918 年流感病毒。圖/CDC

對一九一八年流感殺傷力的第三個解釋是,流感病毒引發過度的免疫反應,這種反應開啟了對身體的自抗。

假設你割傷手指,細菌入侵並感染傷口,由於血液流量增加,你的手指會腫脹、發紅、變熱,從而提供更多白血球來對抗細菌。為了對抗這種感染,細胞激素(cytokine)會開始活動並進行調節,而這過程將是痛苦卻也無法避免的發炎。一旦克服這種感染,細胞就會停止產生細胞激素,且免疫系統會恢復到以往的警惕狀態。

許多一九一八年的流感患者都沒有恢復正常。他們的肺被「細胞激素風暴」(cytokine storm)所襲擊。在細胞激素的活躍期間,它們開始入侵並摧毀健康的細胞。當細胞激素風暴來襲時,免疫反應就會失控。

細胞激素風暴啟動更多免疫細胞,免疫細胞釋放出更多細胞激素,細胞激素啟動更多免疫細胞,這種迴圈周而復始。大量液體從飽受戰爭蹂躪的人們的肺部湧出。肺部的健康氣囊結痂,呼吸變得越來越難。

一般都認為年輕人的免疫力較強,然而,在西班牙流感的疫情中,二十到四十歲的人反而更容易出現「細胞激素風暴」。圖:pxfuel

目前還不清楚為什麼這場風暴發生在一些患者身上,而其他患者卻沒有,或為什麼在二十到四十歲之間的人口中更為常見。傳染病專家稱這是該流行病最大的未解之謎,如果我們能夠解釋這個謎,或許就能保護自己不受另一種致命流感傷害。

第四個解釋,指向與流感傳播有關的環境。

這是一種源於鳥類的新型病毒,在對人類構成威脅之前,病毒先在另一個宿主(可能是豬或馬)身上寄宿一段時間。當人們同時生活在一起——住在公寓或軍營裡,並且出現非尋常的大量流動時,病毒開始對人類健康構成威脅。

因為大戰使受感染的士兵們不斷轉戰歐洲及其他地區;工薪階層家庭通常都共用一個床鋪;士兵們並排睡在一張床上;且大多數人如果要到世界各地,都是利用郵輪的下等艙。如果沒有這些「人類攪拌碗」存在,無論流感病毒多致命,都不會如此迅速傳播。

——本文摘自泛科學 2020 年 10 月選書《百年抗疫:1918後被流感改變的世界》,2020 年 7 月,今周刊出版。

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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》