不只能夠「以毒攻毒」，當細菌從攻癌武器變成交通工具！細菌療法的今生（下）

位於吉朗（Geelong）的澳洲動物健康實驗室（The Australian Animal HealthLaboratory）是世界上受到最嚴密控管的實驗室之一。這座實驗室位於兩座大門之後，而第二道門是專為抵擋卡車炸彈而設計的。有人跟我說，這座水泥牆的厚度禁得起飛機撞擊。設施內有 520 道氣密門，並有四種安全等級。「若殭屍來襲，你會希望自己能待在這裡。」一位工作人員跟我說。在最高安全層級管制區內——四級生物安全等級——處理的是裝有地球上最棘手的動物傳播病原體的小玻璃瓶，其中也包含伊波拉病毒（Ebola）病毒。（電影《全境擴散》（Contagion）的台詞就曾點名過這座實驗室。）

在四級生物安全等級單位工作的人不能在實驗室中穿自己的衣服，而且在回家至少三分鐘以前，必須先淋浴。對他們來說，設施裡的動物全都不能離開這裡。「離開的唯一途徑只能經由焚化爐。」有位員工這樣跟我說。

吉朗位於墨爾本的西南方，車程約為一小時。在我見到范．歐朋的同一次行程中，我也造訪了這座縮寫為 AAHL（與「maul」同韻腳）的實驗室。我聽說那裡正在進行基因編輯實驗，為此大感興趣。由於生物防治手段再度失敗的關係，一種名為甘蔗蟾蜍（cane toad）的大型蟾蜍成了澳洲人的心頭大患。AAHL 的研究者延續著不斷自我重覆的人類世邏輯，希望能用新一輪的生物控制手段來解決這場災難。他們的計畫也包含用 CRISPR 技術修改蟾蜍的基因組。

負責這項計畫的生物化學家馬克．提薩（Mark Tizard）同意帶我去現場參觀。提薩的身材高瘦，留著有瀏海的白髮，一雙藍眼睛炯炯有神。一如我在澳洲遇到的許多科學家，他也不是本國人，而是來自倫敦。

在蛋殼裡就能分辨小雞性別

在研究兩棲類之前，提薩主要研究的是家禽。幾年前，他跟一些 AAHL 的同事將水母的基因嵌入母雞體內。這種基因跟我準備要嵌入酵母菌的一樣，帶有會發出螢光的蛋白。因此，擁有此基因的雞會在紫外燈下發出詭異的光芒。提薩接著又找出一種嵌入基因的方法，得以使會發光的基因只傳給雄性後代。這麼一來，即便小雞還在蛋殼裡，就能讓人辨別出性別。

提薩知道很多人對經過基因改造的生物感到害怕。他們認為吃這些生物非常噁心，也極度厭惡讓這些生物問世的做法。雖然他不像是柴納那樣的煽動者，但卻也深信這些人的看法大錯特錯。

「我們有一種雞會發出綠光，」提薩跟我說，「某次有個學校團體來訪，當他們看到綠色雞的時候，有些小朋友說：『哇，太酷了。請問如果吃了這些雞，我會變綠色嗎？』

我回答：『你本來就會吃雞肉對嗎？那你有長出羽毛跟雞嘴嗎？』」

無論如何，按照提薩的看法，現在才在擔心這一小部分的基因問題未免為時已晚。

編輯基因是為了讓受損的生態系獲得改善

「在澳洲的自然環境裡，你會看到尤加利樹、無尾熊、笑翠鳥（kookaburras）等生物，」他說，「在我這個科學家眼中，看到的是多重版本的尤加利樹基因組、多重版本的無尾熊基因組，以此類推。這些基因組都在互相交流。接著，突然之間——『碰』一聲，你把別的基因組放過來，也就是甘蔗蟾蜍的基因組，而因為過去牠從未出現在這裡，所以與其他基因組的交流成了大災難——牠把其他基因組給消滅殆盡了。」

「大家沒看到的是，這已經是個基因修改過的環境。」他接著說道。入侵物種會改變環境，因為牠們帶來完全不屬於這裡的基因組。相較之下，基因工程師不過是在東一點、西一點改變一小部分的 DNA。

「我們做的事可能只是在蟾蜍兩萬個基因之中，加上約莫十個原本不存在的基因，但那十個基因會破壞其他的基因、把蟾蜍從生態系統中移出並回復平衡，」提薩說，「一般人對分子生物學（molecular biology）最經典的問題就是：『你們在扮演上帝嗎？』

「嗯，當然不是。我們是利用對生物體的理解，摸索著該如何讓受損的生態系獲得改善。」甘蔗蟾蜍的學名是 Rhinella marina，身上有棕色斑點、粗壯的四肢與凹凸不平的外皮。要形容這種動物的外觀，很難不強調尺寸。「甘蔗蟾蜍是體型巨大、長著疣的蟾蜍科生物。」美國魚類與野生動物管理局寫道。「坐在路邊的大型甘蔗蟾蜍容易讓人誤以為是圓石。」美國地質調查局也評道。

紀錄上最大的甘蔗蟾蜍身長約 38.1 分，重達 2.7 公斤——跟吉娃娃一樣重。1980 年代，在布里斯本的昆士蘭博物館中，有一隻名為貝堤．戴維斯（Bette Davis）的蟾蜍，牠長度約為 24 公分，幾乎跟餐盤一樣寬。只要是能塞進牠大嘴裡的東西，這隻蟾蜍幾乎什麼都吃，從老鼠、狗糧以及其他的甘蔗蟾蜍——統統沒問題。

甘蔗蟾蜍的原生地是中南美洲與德州的最南端。有人在 19 世紀中將其引進加勒比海地區。原先的想法是要讓蟾蜍去應付對當地經濟作物甘蔗造成危害的甲蟲幼蟲。（甘蔗也是外來物種；原本生長於新幾內亞。）這些蟾蜍從加勒比海地區被人送到了夏威夷，再從夏威夷送到澳洲。1935 年，有 102 隻蟾蜍被裝上開往檀香山的蒸汽船，其中 101 隻活了下來，最後來到澳洲東北海岸某個種植甘蔗的鄉村研究站。在一年內，牠們產出超過 150 萬顆卵。這些小蟾蜍被人刻意放入該區的河川與池塘中。

許多人質疑蟾蜍對甘蔗是否真的有益。因為吃甘蔗的幼蟲棲息在離地很高的地方，這種體型相當於圓石大小的兩棲類碰不到牠們。但這並沒有打倒蟾蜍，因為牠們又找到許多其他東西吃，並且持續繁衍大量的小蟾蜍。從昆士蘭海岸的一小塊地方開始，牠們往北擴散至約克角半島（Cape York Peninsula），往南挺進新南威爾斯州（New SouthWales）。在 1980 年代的某個時間點，蟾蜍進入了北領地（Northern Territory）。在 2005 年，牠們抵達位於北領地西部，離達爾文（Darwin）不遠處的中點區（MiddlePoint）。

這一路上發生了有趣的事情。在蟾蜍攻城掠地的前期，牠們的入侵速度大概是每年 9.6 公里。幾十年後變成每年約 19.2 公里。當牠們抵達中點區時，已經加速到每年 48 公里。研究人員在測量最前線的蟾蜍大小時，他們找到了原因。最前線的這些蟾蜍的腿與昆士蘭的蟾蜍相比明顯長了許多，而且這項特質是會遺傳的。《北領地新聞》（Northern Territory News）將這則消息放在頭版，標題是〈超級蟾蜍〉。文章的配圖是一張穿著披風的甘蔗蟾蜍合成圖。「這些入侵北領地的可惡甘蔗蟾蜍仍在持續演化中。」報導大嘆。此現象跟達爾文的說法不同，演化的過程似乎「能」讓人類觀察得到。

澳洲一開始其實沒有蟾蜍！

甘蔗蟾蜍不僅體積大得惱人；從人類的角度來看，外觀還很醜：突出的頭骨，外加那一臉鄙夷的神情。但這種動物真正「討人厭」之處，其實是其身體的毒性。若成年蟾蜍被咬到或感覺受威脅，就會釋放出一種乳白色黏液，裡面有足以導致心臟停止的化合物。甘蔗蟾蜍的毒性時常讓狗遭殃，症狀從口吐白沫到心跳停止都有。笨到去吃甘蔗蟾蜍的人，通常最後都死了。

澳洲原先沒有有毒的蟾蜍；事實上，這裡最初根本沒有蟾蜍。所以當地的動物都尚未演化到懂得提防牠們。甘蔗蟾蜍的案例有點像美國鯉魚案例的翻版，但角度又有些不同。鯉魚在美國之所以造成麻煩，是因為沒有生物要吃牠們；但甘蔗蟾蜍成為澳洲的威脅，是因為所有生物都想吃牠們。

因捕食甘蔗蟾蜍而導致數量銳減的物種清單長度相當長，並且包羅萬象。其中包含澳洲人稱為「freshies」的澳洲淡水鱷（freshwater crocodile）；身長可達 1.5 公尺長的斑巨蜥（yellow- spottedmonitor lizard）；其實就是一種小蜥蜴的北部藍舌蜥蜴（blue-tongued lizards）；看起來像小型恐龍的橫紋長鬣蜥（water dragon）；在英文中蛇如其名、帶有毒性的南棘蛇（common death adder）；以及也有毒性的巨棕蛇（king brown snake）。目前，這份受害者名單裡的冠軍，是長相可愛的有袋目動物：北部袋鼬（northern quoll）。北部袋鼬體長約三十公分，有尖尖的臉和長了斑點的棕色皮毛。當袋鼬寶寶離開母親的育兒袋之後，母親會揹著小袋鼬四處走。

為了要減緩甘蔗蟾蜍的侵略速度，澳洲想出各種巧妙與笨拙程度不一的對策。

蟾蜍終結者（Toadinator）是一種搭載行動式喇叭的陷阱，能播放甘蔗蟾蜍的鳴叫聲（有人覺得聽起來像電話撥號聲，有人則認為像馬達的嗡嗡聲。）昆士蘭大學的研究人員研發出一種誘餌，能夠引誘甘蔗蟾蜍的蝌蚪並消滅牠們。還有人會用空氣步槍去射蟾蜍、用錘子重擊、用高爾夫球桿暴打、故意開車輾壓、把牠們黏在冷凍庫直到結凍、對牠們噴一款名為「止跳（HopStop）」的化合物（這項產品保證「能在幾秒內讓蟾蜍癱瘓」，並在一小時內送牠們上西天）。

各地社區也會招募「蟾蜍剋星」義勇軍。有個名為「金百利蟾蜍剋星（the Kimberley Toad Busters）」的團體建議，澳洲政府應該為捕獵蟾蜍提供獎金。該團體的訴求精神是：「如果人人都是蟾蜍剋星，那蟾蜍會被剋到死！」

讓甘蔗蟾蜍失去毒性與對澳洲的威脅

當甘蔗蟾蜍開始引起提薩的興趣時，他其實沒親眼看過這種動物。吉朗位於維多利亞州南部，蟾蜍尚未進犯。但在某一天的會議上，他隔壁坐著研究兩棲類的分子生物學家。她對他說，雖然大家不斷努力打擊蟾蜍，但牠們仍在持續擴散。

「她說，這實在很惱人，若能有什麼新的解決方法就好了，」提薩回憶道，「然後，我坐下來抓了抓頭。」

「我心想：毒素是透過代謝產出的，」他又說道，「也就是酵素，而酵素的產生必然有相關的基因編碼。嗯，我們有能毀掉基因的工具，或許也能毀掉生成毒素的基因。」

提薩找了博士後研究員凱特琳．庫柏（Caitlin Cooper）來幫忙處理這個技術。庫柏有頭及肩的棕長髮，笑聲很有感染力。（她也不是本地人，而是來自麻薩諸塞州。）過去沒有人對甘蔗蟾蜍做過基因改造，所以庫柏需要自己找出方法。她發現，蟾蜍的卵不僅要先洗過，還得用非常細的移液器快速刺穿，否則卵就會開始分裂。「我花了一點時間精進顯微注射技術。」她跟我說。

庫柏先著手改變甘蔗蟾蜍的體色，她把這件事當成某種暖身活動。某個關鍵的色素基因裡含有能讓蟾蜍（人類也一樣）製造酪胺酸酶（tyrosinase）的編碼，而酪胺酸酶能控制黑色素的生成。庫柏推測，若是讓這個色素基因失去作用，就能產出淡色而非深色的蟾蜍。她在培養皿中混合了一些精子與卵子，並在生成的胚胎中，以顯微注射技術注入數種 CRISPR 的相關混合物，並靜待結果。最先出現了三隻有奇怪斑點的蝌蚪——其中一隻死掉了，而另外兩隻（都是雄性）順利長成小蟾蜍。牠們被取名為小花與金金。「結果出爐時，我簡直欣喜若狂。」提薩跟我說。

庫柏接著把焦點轉向「破壞」蟾蜍的毒性。甘蔗蟾蜍將毒素存在肩膀上的腺體中。

若光憑毒素本身，那只會讓人作嘔。但蟾蜍遭到攻擊的時候，會產生一種蟾蜍毒鹼水解酶（bufotoxin hydrolase），能將毒素的毒性提升一百倍。透過 CRISPR 的技術，庫柏編輯出第二批胚胎的基因，她刪掉了帶有蟾蜍毒鹼水解酶編碼的基因，結果一批沒有毒性的小蟾蜍就誕生了。

科學終會勝利。Science will win. 

佐劑的發現，要從一個故意把麵包屑打進馬體內、故意讓傷口化膿的科學家說起。佐劑是疫苗科學的第三個里程碑，直至今日，它仍然在許多疫苗中扮演重要的角色。

這一章，我們不只談科學的進展，也談談歷史上的悲劇。近代史上，科學知識飛速發展，政府監管如未同時進步，將導致救命的疫苗變為致命的凶器，引發重大悲劇。

偶然發現的佐劑，為老人小孩帶來大大的便利

有些人的體質，疫苗無法在他們的身體裡產生足夠的免疫力。如：

• 老年人、服用抑制免疫力藥物（如：器官移植者、自體免疫疾病者）、特殊疾病患者（如：HIV感染者/愛滋病患者），他們的T細胞老化，或受到抑制，或受到感染
• 嬰兒，他們的免疫系統尚未成熟

相較於一般人，疫苗在上述族群體內，更難激發出足夠的免疫力。因此需要一種可幫助疫苗效力的物質，也就是佐劑（adjuvant。該詞源於拉丁語 adjuvare，意為「助人為樂」）。

1924 年，法國巴斯德研究所的獸醫－加斯頓·拉蒙 (Gaston Ramon) 正將白喉、破傷風毒素注入馬匹，讓動物產生中和毒素的抗體，再收集抗體，準備治療被白喉或破傷風感染的病人。然而，某日發現，若注射的傷口化膿，馬匹反而會產生更大量的抗體。因此他開始嘗試同時注入麵包屑、木薯粉等，結果發現，能引起局部發炎的物質，也能刺激身體生成更強的抗體 ^{[1, 2]}。

純化白喉毒素，找到最有效的佐劑

而在對岸的倫敦，免疫學家亞歷山大·格蘭尼 (Alexander Glenny) 也正在做白喉毒素刺激動物產生抗體的實驗。他在純化白喉毒素時，利用硫酸鋁鹽讓毒素沉澱（因為蛋白質多帶負電，而鋁鹽帶正電且難溶於水。加入鋁鹽後，正負電吸附毒素蛋白質後，即可在底部收集乳狀沉澱物），收集後再打進天竺鼠體內 ^[3]。格蘭尼驚訝的發現，相較於純粹的毒素，毒素/鋁鹽乳狀物能引起更強的抗體。1932 年，鋁鹽正式成為人類疫苗的佐劑，並且沿用至今；現行二價 HPV 疫苗（保蓓 Cervarix，荷蘭葛蘭素史克）、COVID-19 疫苗（CoronaVac，中國科興。MVC-COV1901，高端疫苗）也用鋁鹽作為佐劑。

佐劑的種類、原理，以及重要性

佐劑在疫苗領域上有高度重要的地位 ^[3]：

• 疫苗裡增加佐劑，可協助老年人、幼兒等特定體質的族群，在接種後產生和足夠的保護力
• 搭配佐劑，可減少抗原的使用。在緊急、須快速生產疫苗的情況，降低藥廠生產抗原的產線壓力
• 部分疫苗的抗原難以刺激免疫細胞（如：蛋白質類型的疫苗），佐劑的使用可讓抗原發揮效力

而且單一佐劑系統可以搭配多種疫苗，如：美國 Novavax 公司開發的 Matrix-M™ 佐劑系統，同時應用在流感、伊波拉出血熱、新冠肺炎／COVID-19 等疫苗。而最古老的鋁鹽系統，被應用在 HPV 疫苗（預防子宮頸癌，葛蘭素史克二價「保蓓 (Cervarix)」）、新冠肺炎／COVID-19 疫苗（中國科興「CoronaVac」、台灣高端疫苗）等不同藥廠、不同疾病上。

僅管佐劑在上世紀初已被發現，但原理直到近代才比較清晰。人體的免疫系統可分為：

• 先天免疫 (innate immunity)：不針對特定病原，只要疑似入侵者就吞噬、清除。反應快速，如：巨噬細胞、嗜中性白血球。
• 後天免疫 (adaptive immunity)：只有特定病原體才會啟動。反應較慢，如：產生抗體的 B 細胞、活化其他免疫細胞的 T 細胞。產生的記憶型免疫細胞可維持多年。

雖然疫苗的目標是活化 B 和 T 細胞，但近期研究認為，先天免疫對活化 B 和 T 細胞至關重要。局部發炎吸引巨噬細胞和樹突細胞 (DC, dendritic cell) 等到達現場並活化它們，而吞噬抗原後的樹突細胞，再將抗原傳遞給 B 和 T 細胞並活化後天免疫系統 ^[3]。因此，鋁鹽等佐劑能引起局部發炎，吸引樹突細胞、巨噬細胞聚集，進而活化後天免疫系統，以達到疫苗產生抗體、記憶型免疫細胞的目的。

而現今的佐劑多樣，可分為三類 ^[2]：

• 讓局部組織發炎／受損 (Damage-associated molecular patterns-type adjuvants)，如：鋁鹽
• 模仿病原體入侵訊號 (Pathogen-associated molecular patterns-type adjuvants)，如：未甲基化的 CpG 序列 DNA
• 讓白血球更有效地捕獲疫苗 (Particulate adjuvants)：製備成奈米等級的顆粒，以利淋巴系統捕捉

儘管科學對佐劑的原理尚未完全理解，但佐劑已在 B 型肝炎、HPV（子宮頸癌相關病毒）等疫苗中，用實戰證明了它的價值。未來面對無法培養的病原體（如：C 型肝炎病毒）、無法誘導免疫力的抗原，相信都會因佐劑的加入而逐步看見曙光。無論是現在或未來，佐劑的出現，都為疫苗科學帶來無窮的潛力。

疫苗科學在研究者的努力下，進步神速，彷彿疫苗即將幫助人民遠離所有惡疾。然而，政府監管卻沒能與時並進，一昧求快的壓力下，一宗慘案在上世紀 50 年代的美國發生了…

小兒麻痺肆虐的美國，急需疫苗來控制疫情

小兒麻痺在 20 世紀中期，仍是嚴重、兇殘的傳染病。病毒 (poliovirus) 透過糞口傳染，在腸道繁殖，藉由排泄物汙染食物和水，尋找新的宿主。少數病毒會侵入神經系統、破壞運動神經元，導致永久殘疾、癱瘓，甚至死亡。光是 1952 年，美國就有近 6 萬人感染，2 萬多人殘廢、數千人死亡。

1951 年，美國科學家喬納斯·沙克 (Jonas Salk) 開始研究小兒麻痺疫苗。他採取死病毒策略，用福馬林／甲醛殺死病毒，試圖在最安全的形式下誘發免疫力。初步結果發現，沙克疫苗 (salk vaccine) 活化了抗體，且安全無虞。不幸的是，暴發的疫情、劇增的死亡人數，讓監管疫苗的政府機關，壓力越來越大 ^[4]。

政府釀成的悲劇——殺人疫苗，卡特事件 (Cutter incident)

1955 年 4 月 12 日，數十萬人的臨床試驗結果公佈，沙克疫苗可以阻止小兒麻痺，媒體一片歡欣鼓舞。當天下午，美國政府僅花了 2 個半小時，就許可了五家藥廠生產沙克疫苗，其中就包含出事的卡特藥廠 (Cutter Laboratories) ^[5]。

4 月 26 日，疫苗大規模施打後僅兩週，兒童接種後癱瘓的消息開始湧入。追查發現，癱瘓患者都曾接種卡特藥廠生產的疫苗。政府緊急召回該廠的疫苗，但此時已有 38 萬劑注入孩童的體內。

調查後發現，原本只能有死病毒的疫苗裡，在卡特藥廠的製造下，竟高達 12 萬劑的疫苗裡有活病毒。出問題的疫苗不僅讓孩童染病、更引爆社區大流行，4 萬人發病、近兩百人癱瘓、10 人死亡。原可阻止疫情的疫苗卻導致人民死亡，成了科學史上的大悲劇。事後調查認為，此事件的最大責任為政府監管單位。政府未依照科學組織的建議，嚴格要求藥廠遵守嚴謹的生產規範 ^{[6, 7]}。儘管該事件提升了後續保護和監管，但人類應深刻的記住，若科學屈服在政治和輿論的壓力時，悲劇就可能會引爆，人命和公信力將危在旦夕。

系列文章

• 從那天起，人類開始擁有對抗病毒的武器：疫苗的發明——疫苗科學的里程碑（一）
• B 肝疫苗及台灣的肝炎聖戰——疫苗科學的里程碑（三）
• 拯救世界的 mRNA 疫苗——疫苗科學的里程碑（四）

參考文獻

1. Alberta Di Pasquale, Scott Preiss, Fernanda Tavares Da Silva and Nathalie Garçon (2015) Vaccine Adjuvants: from 1920 to 2015 and Beyond. Vaccine.
2. Ian R. Tizard (2021) Adjuvants and adjuvanticity. Vaccines for Veterinarians. DOI: 10.1016/B978-0-323-68299-2.00016-2
3. Amos Matsiko (2020) Alum adjuvant discovery and potency. Nature
4. The tainted polio vaccine that sickened and fatally paralyzed children in 1955. The Washington Post. 2020/04/14
5. Paul A Offit (2005) The Cutter Incident, 50 Years Later. The New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMp048180.
6. Paul-Henri Lambert (2006) A successful vaccine that missed its target. Nature Medicine. DOI: https://doi.org/10.1038/nm0806-879
7. 美國歷史系列147：卡特疫苗事件。美國在台協會

編按：此為細菌療法系列文章的最終章，歡迎讀者至文末點擊並閱讀所有文章。

免疫療法是藉由活化人體的免疫系統，來達到殺傷癌細胞的效果，但實體固態腫瘤的腫瘤微環境就如同癌細胞的防禦結界一樣，讓免疫療法難發揮功效。因此，科學家們想起並徵召了能夠打破結界的「細菌療法」，希望可以藉此對付腫瘤微環境，讓我們更有效的殺死癌細胞。

可惜的是，雖然細菌療法在動物實驗上有不錯的效果，但到了臨床試驗的階段，效果仍是差強人意。

大難題：如何殺死癌細胞但不傷身？

和所有藥物一樣，如何平衡其毒性和治療效果，是細菌療法不能迴避的問題！我們必須讓細菌足以對付癌細胞，但細菌的毒性又不可以太高，以免讓我們的身體與癌細胞同歸於盡。

早期柯立用熱滅活的方式來降低細菌的毒性，現代科學家們則用基因工程的方式降低毒性。

科學家努力降低細菌的毒性後，雖然動物實驗偏樂觀，但細菌療法一運用到人體並進行臨床實驗後，卻出現許多科學家不樂見的結果。有時細菌毒性太強，讓病患處於高風險中（如見前篇文章中李斯特菌的臨床試驗結果），有時又出現減毒力度太猛，細菌療法失效的情形（如前篇文章沙門氏菌-VNP20009 的臨床試驗結果）。

其實這個問題，某種程度上，源自動物實驗和臨床試驗的鴻溝。

我們不一樣～實驗小鼠和人類大不同！

因小鼠的成本低、體積小、易操作，並且有著豐富的生理遺傳資料與多樣性，所以實驗小鼠是當前學界最常用於動物實驗的動物。

而用於細菌治療的實驗小鼠，大都是在無特定病原 (Specific Pathogen Free，SPF)^註1的環境下飼養，在動物實驗開始之前，這些小鼠的免疫系統都沒有與細菌正面交鋒的經驗，因此在被細菌感染後，小鼠們的免疫反應和人類自然不同。

當然，如果使用免疫缺陷的裸鼠^註2，那結果可能又更不一樣了。

和在 SPF 環境下生長的小鼠不同，人類打一出生，就不斷與各種病原體對抗，這讓我們的免疫系統相當善戰，而免疫系統的記憶性，讓我們面對相似的病原體時，能更快應對。

拜此特性，能輕易讓實驗小鼠產生免疫反應的細菌，在人體未必能引起免疫反應，若要讓人體產生和實驗小鼠類似的反應，勢必要提升注射細菌的劑量，但這又容易讓產生過多的毒性。因此，如何找到細菌療法在人體的適合劑量，是臨床試驗的重要挑戰。

在細菌療法前，患者已接受過其他療法了

另一個讓細菌療法在臨床效果不佳的原因，其實現在的免疫療法也有遇到。

這兩種療法的核心思想，都是活化人體的免疫系統，來殺傷癌細胞，但很多接受免疫療法或免疫療法的病患，已經先接受過化療和放射療法了！

雖然化療和放射療法都能殺死腫瘤細胞，但同時也會傷害人體其他細胞，甚至讓免疫系統受損，使得病患的免疫力下降。

由於病患的免疫系統已經被削弱，若此時才讓病患接受細菌療法、免疫療法，活化免疫系統的效果自然不如預期。

這也部分回答了，為什麼現代醫學界難以重複當年柯立的實驗。

柯立當年使用柯立毒素時，是做為「第一線」的抗癌手段，不僅放射療法剛出現，化學療法甚至尚未問世！也許就是因為病患體內的免疫系統並不會受到化療或放射療法的摧殘，所以柯立才可以透過細菌感染快速、有效的活化免疫系統。

除了臨床試驗上的挑戰，細菌療法其實也遇到柯立當年被質疑的窘境——治療機制不確定、治療的副作用。

細菌療法跟免疫療法到底有什麼差？

或許看到這邊，你會疑惑細菌療法和免疫療法有何差異，不都是活化免疫系統來治療癌症嗎，怎麼會有機制不確定的問題？

其實嚴格來說，細菌療法也是在免疫療法這個大框架之下，只不過細菌療法（或者說柯立毒素）比起現代使用的各類免疫療法的歷史更早。

現代的免疫療法其機制都相當確定，例如 CTLA-4 和 PD-1 抑制劑，就是關閉 T 細胞上的免疫煞車，讓 T 細胞的活性不會被癌細胞關閉，進而達到攻擊腫瘤的能力，但細菌療法對於免疫細胞活化的機制，就不像現代免疫療法這麼清晰了。

雖然現代的免疫學已能「大致」推測出細菌療法的機制（例如前幾篇文章中提到的活化類鐸受體），在動物與人體實驗中，也確實觀察到免疫系統的活化。但不同病患間，免疫系統活化的程度都不同，而且不同的治療用細菌，活化免疫系統的機制也不完全一樣，至今科學家們對於細菌療法背後的詳細機制，並沒有統一的解釋。

全面活化免疫系統，攻向最可怕的敵人！

現代與過往的細菌療法一樣，都是以「發燒」作為活化免疫系統的指標。不少研究指出，發燒就像一個緊急命令，會啟動一系列細胞訊號，強制活化免疫系統，命令它們摧毀所有非我族類者。

關於細菌療法，目前最被學界所接受的解釋方法是：「根基於發燒的免疫活化效果」。

雖然免疫細胞雖在腫瘤微環境受到強烈的抑制，但一旦接受到發燒的命令，會被強制活化並進攻腫瘤組織¹。

免疫療法能活化的免疫細胞種類和強度有限，但細菌療法中的「發燒」是全面活化免疫系統，而且力度更強（有時強到會殺死人！)。

此外，人體的免疫系統與細菌已爭鬥上萬年，在免疫系統眼裡，細菌的威脅是遠高於癌細胞的。

因此當細菌這種最高等級的敵人，出現在腫瘤組織這種次級敵人內，免疫系統也就不再理會癌細胞的安撫，會將腫瘤連同細菌一起燒毀！

細菌療法的危險性以及發展潛力

然而在現代，開發藥物所要求的藥理機轉和副作用影響比柯立的年代更高。因此，即使細菌療法有著比其他免疫療法更強力的免疫活化效果，也有對抗腫瘤微環境的能力，但畢竟細菌療法將發燒定位為治療指標，使得許多國家的 FDA 都不允許細菌療法進入臨床試驗，就算允許，也是限制重重²。

整體而言，比起現代的癌症治療方法，細菌療法有著以下優勢，因此不少科學家認為細菌療法的潛力不小：

1. 細菌療法能專一的對抗腫瘤微環境，這是目前其他癌症療法都難達成的能力。
2. 細菌療法活化免疫系統的強度，比起其他免疫療法更強
3. 藥物治療須不斷投藥才可以維持維持效力，但細菌能在腫瘤組織中自行生長，讓其效力可以延續。

單打獨鬥，不如與其他療法合作！

雖然只使用細菌療法，在臨床上效果不甚理想，但現代醫學在治療癌症上，也不會只用單一療法。因此，若能將細菌療法搭配傳統的化療、放射療法、標靶治療，甚至是免疫療法，是更實際的想法。

前篇文章有提到，目前化療、放射療法和免疫療法，都難以對付腫瘤微環境，但細菌療法卻可以專攻腫瘤微環境。因此，科學家們是這麼想的：用細菌破壞腫瘤微環境的同時，投入化學療法或放射療法或免疫療法，藉此讓治療效果最大化。

目前在動物實驗中，當諾維氏梭菌-NT、沙門氏菌-A1-R和李斯特菌合併化療或放射療法時都有不錯的成果，實驗結果指出，若能夠雙管甚至多管齊下，我們就可以用更少的化療或放射療法的劑量來消滅腫瘤。

目前這三隻細菌，也正在準備合併療法的臨床試驗。

二度捲土重來，不停歇的細菌療法

百年前，柯立將細菌療法帶入癌症治療中，雖然柯立與細菌療法一度被歷史遺忘，但在柯立的女兒海倫和眾多科學家的努力下，柯立的研究不僅重見天日，也啟發了免疫療法。

雖然隨著免疫療法的成熟，又讓細菌療法逐漸被忘卻，但面對難纏的腫瘤微環境，細菌療法又再度被科學家們想起。今日，學界配合著現代的基因工程和腫瘤治療法，再透過細菌療法專一的對付腫瘤微環境的能力，讓細菌療法成為 21 世紀極具潛力的新星。

雖然某種程度來說，將細菌打入體內來治病仍是一件很瘋狂的事情，但科學總是充滿各種可能與嘗試，以後細菌療法可能變成癌症治療的標準程序也說不定呢！

嘿嘿，未來的事情又有誰會知道呢？這個世界就是充滿各種未知和可能性，所以才有趣啊！

作者後記

細菌療法的系列，到此就告一段落了。當初本以為，兩篇文章就能完結細菌療法的前世今生，但隨著深入了解相關研究，發現這個題目的內容，實在太多太有趣了！於是就擴充成系列文章。

對我個人來說，細菌療法這個題目，是很「私人」的。還記得大學時第一次看到細菌療法的論文（諾維氏梭菌-NT在裸鼠的實驗上），第一反應也覺得這篇論文是不是瘋了！但深入了解後，反而覺得細菌療法的免疫活化概念是很有潛力的。

後來免疫療法開始火熱起來，雖然臺灣出現不少介紹免疫療法歷史的文章，也都有提到柯立和柯立毒素的貢獻，但卻遲遲不見介紹「細菌療法」這個柯立毒素直系血親的文章。

於是我決定自己撰寫，將細菌療法介紹給大眾，也算給自己一個交代。

當然細菌療法的研究遠不只如此，可能我也有不少疏漏，對於一些研究，我的解釋也未必正確，這點還請大家見諒。（編按：讀者若有任何疑問或是建議，懇請您在文章底下留言告訴我們！）

但我希望這個系列文章，能拋磚引玉，讓更多專家能從更專業的角度，將細菌療法這個瘋狂但充滿潛力的方法，介紹給更多讀者。

科學不是死板沉悶的，裡面也充滿各種奇思妙想。希望看完這整個系列，也能激起你的好奇心。科學就是源自好奇，人類永無止境的好奇心，就是科學發展最好的推進器！

註釋

1. 無特定病原 (Specific Pathogen Free，SPF)，是用於實驗動物的一個術語，保證動物沒有攜帶特定的病原。使用 SPF 動物可以確保不會有特定的疾病對試驗結果造成干擾。例如，在研究藥物對肺功能的影響時，動物最好沒有攜帶流感之類的呼吸道病原。
2. 裸鼠是指胸腺先天發育不良的小鼠，體內幾乎沒有 T 細胞，因此可接受外來移植的細胞，較不會有免疫排斥現象。但裸鼠仍有正常的 B 細胞、自然殺手細胞 (NK cells) 和巨噬細胞 (macrophages)，因此裸鼠仍有免疫反應。

參考資料

1. Evans, S., Repasky, E. & Fisher, D. Fever and the thermal regulation of immunity: the immune system feels the heat. Nat Rev Immunol 15, 335–349 (2015)
2. Karbach J, Neumann A, Brand K, Wahle C, Siegel E, Maeurer M, Ritter E, Tsuji T, Gnjatic S, Old LJ, Ritter G, Jäger E. Phase I clinical trial of mixed bacterial vaccine (Coley’s toxins) in patients with NY-ESO-1 expressing cancers: immunological effects and clinical activity. Clin Cancer Res. 2012 Oct 1;18(19):5449-59.
3. Staedtke V, Roberts NJ, Bai RY, Zhou S. Clostridium novyi-NT in cancer therapy. Genes Dis. 2016;3(2):144-152.
4. Torres W, Lameda V, Olivar LC, Navarro C, Fuenmayor J, Pérez A, Mindiola A, Rojas M, Martínez MS, Velasco M, Rojas J, Bermudez V. Bacteria in cancer therapy: beyond immunostimulation. J Cancer Metastasis Treat 2018;4:4. 
5. Felgner S, Kocijancic D, Frahm M, Weiss S. Bacteria in Cancer Therapy: Renaissance of an Old Concept. Int J Microbiol. 2016;2016:8451728.

細菌療法系列文章

1. 太瘋狂了！注射細菌，竟然能夠「以毒攻毒」打敗癌細胞？細菌療法的前世（上）
2. 太瘋狂了！注射細菌，竟然能夠「以毒攻毒」打敗癌細胞？細菌療法的前世（下）
3. 不只能夠「以毒攻毒」，當細菌從攻癌武器變成交通工具！細菌療法的今生（上）
4. 不只能夠「以毒攻毒」，當細菌從攻癌武器變成交通工具！細菌療法的今生（下）
5. 在以毒攻癌的同時，怎麼才不會毒死自己？細菌療法的挑戰與展望