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西班牙流感之謎——科學史札記(一)

張之傑_96
・2016/03/08 ・1774字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 532 ・七年級

文/張之傑,科學史家,為中央研究院科學史委員會委員、中國(大陸)科學史學會理事、中華科技史學會創始人;另研究科普學、辭書學、民間宗教、民間文學、西藏文學等。

1918年流感防疫海報。圖/wikipedia
1918 年流感防疫海報。圖/wikipedia

二十世紀曾發生四次流感大流行,都是A型病毒惹得禍,其中 1918 至 1919 年的西班牙流感橫掃全球,死亡人數達兩千萬至五千萬!較一次世界大戰的死亡人數還多!這場大瘟疫來無影、去無蹤,沒人知道它是怎麼引起的?它到底屬於哪一亞型?它的基因序列是什麼?幾十年來,許多科學家想解開這謎題,但一直摸不著頭緒。

揭開西班牙流感病毒的秘密,可不是件簡單的事。西班牙流感病毒早已銷聲匿迹,疫情盛行時人們還沒有能力保存病毒。因此,想瞭解西班牙流感,只有兩個辦法,其一,取得當年死者的病理組織;其二,取得當年患者的屍體。

美國堪薩斯州芬斯頓野戰醫院中的西班牙流感病患,攝於1918年(翌年2月間刊出)。圖/wikipedia
美國堪薩斯州芬斯頓野戰醫院中的西班牙流感病患,攝於1918年(翌年2月間刊出)。圖/wikipedia

這方面的研究,主要是美國陸軍病理研究所的陶本伯格(Jeffery Taubenberger)的研究團隊完成的。他們在一處庫房,找到一位死於西班牙流感的士兵的肺部樣本,儘管病毒已經支離破碎,但利用生物科技,仍找到九段病毒的 RNA「碎片」,根據這些碎片分離出的五個基因(流感病毒有八個基因)。他們的論文發表在 1997 年 3 月出版的Science上。美國的 Science 和英國的 Nature 是最具權威的科學期刊,全球科學家莫不以在這兩份刊物上發表論文為榮。

「八十多年前的兇手還沒接受正義的審判,」陶本伯格說:「我們要把它找出來。」這篇論文被退休病理學家哈爾丁(Johan Hultin)看到了,不禁想起當研究生時的一段往事。…… 1951 年,哈爾丁曾經到阿拉斯加的布瑞維格米申(Brevig Mission凍土地帶挖掘過屍體,但以當時的技術,只能做點病理切片,不可能有什麼重大的收穫。

72 歲的哈爾丁和陶本伯格聯絡後,隻身來到當年他挖掘墳墓的村落。這個村落位於白令海峽附近,居民是紐因特人(愛斯基摩人的一支),西班牙流感大流行時,村裡的 72 名成年人,只有 5 名倖存。

起初村民不准哈爾丁挖墳,所幸村裡的女長老還記得他,在女長老的勸導下,哈爾丁在墓穴中發現了一具冰凍得相當完好的女屍,取出肺部組織,交給陶本伯格。新獲得的樣本補足了士兵肺部組織樣本缺失的部分,經過幾年的「拼圖」,研究人員終於將各個片段拼合成完整的基因序列。西班牙流感病毒現形了!

陶本伯格等的論文發表在 2005年 10 月 7 日出版的 Nature 上,西班牙流感屬於 H1N1 亞型,研究報告說,西班牙流感病毒的基因組有些和禽流感病毒接近,它的八個基因和人流感病毒存在著顯著的差異,這表明它是從禽流感病毒、而不是從人流感病毒演變來的。用陶本伯格的話說:「它是所有哺乳類流感病毒中最像禽流感病毒的。」這一科學發現告訴我們,從禽流感病毒過度到人流感病毒,並非遙不可及的事。

同一期的 Nature 上,還刊出美國疾病控制及預防中心(CDC的坦培(Terrence Tumpey等的一篇論文,坦培等將西班牙流感病毒的八個基因注入人或動物的細胞內,經過病毒的繁殖過程,竟然使西班牙流感病毒復原了!

復原的西班牙流感病毒。圖/wikipedia
復原的西班牙流感病毒。圖/wikipedia

您或許會問:坦培復原的西班牙流感病毒會不會使人感染?當然會!復原的病毒「關」在防護重重的實驗室裡,除非有人有意使壞,或是研究人員疏忽,正常情形下是不會讓它跑出來的。2014 年 7 月間媒體報導,過去十年美國 CDC 曾發生五起安全疏失,包括不慎將 H5N1 混入普通流感病毒,送至不知情的其他實驗室。這五起疏失雖未造成禍害,但卻告訴我們:人的因素有很多變數,什麼事都有可能發生

(摘自〈與您談流感〉,原刊《白話科學——原來科學可以這樣談》,開學文化,2015年2月)

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張之傑_96
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張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。

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中國解封後,大規模疫情將出現超強變異株?疫苗還有效嗎?
PanSci_96
・2023/03/19 ・2036字 ・閱讀時間約 4 分鐘

2022 年 12 月 26 日也開放了出入境的管制,並且解除封控;有些媒體報導,解封之後的 20 天,中國感染人數就達到 6 億,這個數字幾乎就是三年來的全球病例通報總數……。

有人認為這樣大規模的感染會產生新的變異株,這個推測根據在哪?另外,若是新變異株擴散開來,次世代疫苗是否仍有用?

次世代疫苗能否對抗新變異病毒

首先,我們來談談新的變異株以及這一波中國疫情帶來的影響。

現在的變異株 XBB、XBB 1.5、BF.7、BQ.1.1 等都是 Omicron 衍生而來的,例如:XBB 或 XBB 1.5 都是由 BA.2 突變而來,而 BF.7 以及 BQ.1 則是由 BA.5 突變形成新的變異株;這些變異株比起原始株具有更強的免疫逃避性以及傳播力,這也表示著,疫苗所產生的抗體效果更差,傳播的機率更高。

因此,如果只打了三劑原始株疫苗,體內的抗體幾乎無法對抗 BQ.1 及 XBB,即便是打過疫苗又經歷過 BA.2 或 BA.5 的突破性感染,體內對抗 XBB 及 BQ.1 的效果也有限;不過若是打次世代疫苗的加強劑,對比施打四劑原始株疫苗,對抗 XBB 和 BQ.1 效果仍較好。

比起施打四劑原始株疫苗,次世代疫苗加強劑對抗變異株的效果較好。圖/Envato Elements

以台灣 COVID 流行的數據來看,本土主要流行病毒株仍然為 BA.5 以及 BA.2.75,兩者佔了 83%,BQ.1 目前已佔 2% ;而在境外移入案例中,BQ.1 和 XBB 雖然僅佔 18%,但 BQ.1 或 XBB 都比 BA.5 有更強的傳播力和免疫逃避力。未來 BQ.1 或 XBB 有可能逐漸取代 BA.5 和 BA.2.75 成為台灣流行的變異株。

至於新的變異株是否更「毒」呢?根據分析再感染研究報告指出,Omicron 開始流行的前三個月,其再感染率達 3.31%,這也顯示面對新的變異病毒株時,的確有再感染的風險。但若是我們觀察 XBB 和 BQ.1 取代其他病毒株流行的國家中,其實住院率並沒有明顯上升,這可能表示 XBB 和 BQ.1 的毒性沒有增加,或是因為二價疫苗施打。

短時間大規模疫情會產生新的變異病毒株?

由於 SARS-CoV-2 為 RNA 病毒,較 DNA 病毒在複製過程中更容易產生突變;另外,若病毒感染了免疫低下的族群,更容易在人體內產生更多突變,新病毒株越容易產生。但也不必過於擔憂,突變後的病毒在傳播後,還需進行淘汰賽,才能選出強者病毒。

突變後的病毒傳播至人體後,還需進行淘汰賽。圖/Envato Elements

那麼是否打了有效疫苗或是感染過的人,就不會促使病毒產生新的變異呢?這牽涉到了一個免疫學上的概念——「抗原原罪現象」。

這個現象是指,當我們身體藉由感染或疫苗注射獲得抗體後,若再次遇到有「些微差異」的病毒時,身體會傾向使用之前獲得的抗體記憶來產生抗體,而無法針對該病毒產生更有效的免疫力;也就是說,如果這些先前的抗體沒有辦法有效滅掉變異病毒時,反而會變相篩選掉之前感染的病毒,留下可以躲開抗體攻擊的變異病毒。在這樣的條件下,當環境充斥著大量病毒,造成突破感染,更助於變異病毒成功突圍而出。

另外還需考量到,不同國家、地區流行的病毒突變株不同,所施打的疫苗也不同,這就表示,如果疫苗效果越差,又將帶口罩、隔離、消毒等公衛措施取消,便會促使病毒傳播到已經具有抗體的人,造成突破性感染。

各地所施打的疫苗,亦為影響產生新的變異株原因之一。圖/Envato Elements

疫情不透明的地方怎麼知道嚴不嚴重

在台灣,中央疫情指揮中心會每天發布感染的人數,並且每隔一段時間就會公布各種病毒株比例,我們可以根據數據和自身狀況調整防疫的強度。

然而有些地方可能因公衛不發達或是刻意掩蓋,使得疫情統計困難,讓外界無法得知疫況。那麼,可以透過什麼方法知道這些地方的疫情狀況呢?

透過英國醫療資訊分析公司 Airfinity 收集數據並以模型推估,中國各省每日確診病例可能會達到 480 萬人的峰值,這瞬間大量的染疫人數會使醫療體系承受極大負擔,這勢必會造成排擠效應,許多原先可治療的患者,可能因醫療資源擁擠或缺乏護理而死亡。

除此之外,我們也可以藉由 PCR 檢測看出端倪。中國開放出入境後,在各地機場的檢疫陽性率約在 10% 到 50% 之間,所以即便持有 48 小時的 PCR 陰性證明,仍有一定比例的人向外輸出病毒,顯示當地疫情嚴峻。

最後,還是反覆呼籲,如何降低感染風險,其實就是我們都知道的——「勤洗手、戴口罩、不摸口鼻」!

防疫小叮嚀。圖/Envato Elements

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PanSci_96
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薄荷糖裡加砒霜?19 世紀英國藥局法的推手之一:布拉德福德糖果中毒案 ——《毒物犯罪研究室》
創意市集
・2023/01/21 ・1453字 ・閱讀時間約 3 分鐘

1858 年 10 月 30 日星期日早晨,一件離奇的事件席捲布拉德福德這個英國城市。

2 名男孩突然身亡,其他人則突然染上怪異、可怕的疾病。

有人說這是因為霍亂暴發,其他人則認為是瘟疫。隨著日子過去,更多的死亡案例被報導出來,警方懷疑這是預謀犯案,他們很快就發現了原因:硬薄荷糖。

有問題的薄荷糖

幾天前,人稱「薄荷糖比利(Humbug Billy)」的威廉.哈達克(William Hardaker)一如往常在布拉德福德格林市場擺攤賣糖果,他照常販售大受歡迎的硬薄荷糖,儘管這一批以折扣買到的糖果顏色似乎有點不太一樣。

他照常販售大受歡迎的硬薄荷糖,儘管這一批以折扣買到的糖果顏色似乎有點不太一樣。圖/pexels

哈達克從糖果批發商喬瑟夫.尼爾(Joseph Neal)那裡購買,這位批發商向來喜歡用「daft」這種成分來替換昂貴的糖。

Daft 是混合熟石膏(plaster of Paris)、石灰粉、硫酸石灰或其他無害物質,用來取代昂貴的糖。

Daft 是混合熟石膏(plaster of Paris)、石灰粉、硫酸石灰或其他無害物質,用來取代昂貴的糖。圖/pixabay

不幸的是,喬瑟夫.尼爾後來訂購的 12 磅 daft 訂單由藥局裡年輕助手處理,他並非測量 12 磅重的 daft,而是從一旁容器裡取出 12 磅的砒霜(三氧化二砷,arsenic trioxide),這兩種白色粉末質地類似。

為喬瑟夫工作的糖果製造師覺得這批加了 daft 的硬薄荷糖有點奇怪,但是他們沒有阻止喬瑟夫試吃一顆,以及將其販售給哈達克。

哈達克也吃了一顆糖果,兩人吃完後馬上就覺得不舒服。不過因為哈達克當時以折扣價購買這批硬薄荷糖,所以他也用折扣價將糖果販售出去,那天的銷售特別好。

超過 200 人感到不適,更有 20 人中毒身亡

星期日午夜,當地的鳴鐘者喊叫著可怕硬薄荷糖的事,在布拉德福德掀起軒然大波。那時候已經有超過 200 人感到不適,更有 20 人因砒霜中毒而死。

結果證實每一顆硬薄荷糖內含有足以殺死兩名成人的砷含量。隔天,藥師、助手及喬瑟夫.尼爾都站在法庭上被控殺人罪(manslaughter),不過最後他們卻沒有一個人去坐牢。

食物與飲料摻假法案

此幅漫畫是1858年《打孔》(Punch)裡出現的布拉德福德糖果中毒案。在維多利亞時期的英格蘭,食物摻假貨是一大問題。圖/創意市集

儘管如此,該名助手的悲慘失誤促成了 1860 年的《食物與飲料摻假法案》(Adulteration of Food and Drink Bill),正式奠定了製造糖果必須使用的原料。

布拉德福德糖果中毒一案也促進 1868 年英國的《藥局法》(Pharmacy Act),針對藥師處理、販售已知毒藥必須遵守的嚴謹規範。而 1874 年廢除糖稅,終於也讓糖成為所有人都能負擔得起的成分。

——本文摘自《毒物犯罪研究室:解析23種經典致命植物、礦物、藥劑、毒品,從醫學鑑識&毒物科學揭秘恐怖毒殺與謀殺手法》,2022 年 11 月,創意市集出版,未經同意請勿轉載。

創意市集
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破解迷思!孕婦安心接種流感、百日咳疫苗,保護媽媽與寶寶
careonline_96
・2023/01/05 ・2207字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「醫師,孕婦能不能打流感疫苗?」

「打疫苗會不會影響胎兒發育?」

接種疫苗能夠有效預防傳染性疾病,但是孕婦對於施打疫苗常有一些迷思,高雄醫學大學附設中和紀念醫院婦產部詹德富教授說,孕婦可能會擔心疫苗影響胎兒的健康,或影響胎兒的發育。不過,目前會建議孕婦施打的疫苗,都經過安全性檢驗,且有助於預防疾病,對胎兒有好處。

在懷孕期間,媽媽的免疫力會下降,較容易遭到病毒、細菌的感染。詹德富醫師說,另外,在懷孕的過程中,媽媽的心臟負擔增加,而且在胸腔受到壓迫的狀況下,呼吸會比較淺,如果出現上呼吸道感染,病情較容易惡化,可能需要住院治療。

孕婦施打疫苗後,可以讓身體產生抗體,預先準備。詹德富醫師解釋,當有病毒或細菌入侵的時候,身體才能夠及早做出反應,像是流感的傳染力很強,其實沒有辦法完全不受感染,但是在感染以後,能使疾病的過程比較輕微,恢復得比較快。

「有健康的媽媽,才會有健康的寶寶!」詹德富醫師說,肚子裡的胎兒完全仰賴母體供應,施打疫苗可保護媽媽,讓症狀比較輕微,對寶寶也有好處。此外,媽媽產生的抗體會經過胎盤,傳遞給胎兒,所以寶寶在出生之後,也能受到這些抗體的保護。

孕婦接種流感疫苗,呵護媽咪與寶寶!

流行性感冒是由流感病毒造成的傳染病,常見症狀有咳嗽、流鼻水、頭痛、發高燒、肌肉痠痛等,會比一般感冒嚴重許多。詹德富醫師說,慢性病患者、抵抗力較差的患者,可能出現嚴重併發症,例如肺炎、腦炎、心肌炎等,可能危及性命,也會對胎兒造成威脅。

新生兒的免疫力較弱,若感染流感病毒,較容易併發重症。詹德富醫師說,目前沒有可供 6 個月以下嬰兒接種的流感疫苗,而且嬰兒也不適合使用抗病毒藥物,僅能給予支持性療法。想要保護 6 個月以下的嬰兒,最好的方式是讓媽媽在懷孕期間接種流感疫苗,媽媽產生的抗體會經由胎盤傳給胎兒,讓出生後的寶寶獲得保護力。

懷孕婦女施打流感疫苗,自身罹患呼吸道疾病的情形至少降低 36%,寶寶出生後六個月內感染流感病毒的狀況也減少 63% 。

已有很多研究證實流感疫苗對於孕婦與胎兒的安全性,詹德富醫師說,任何週數都可以施打,只要進入流行季節,就應該盡快接種流感疫苗。

孕婦接種百日咳疫苗,呵護媽咪與寶寶!

百日咳是透過飛沫傳染,由百日咳桿菌引起的疾病,屬於第三類法定傳染病。詹德富醫師說,百日咳的症狀類似感冒,但是咳嗽會很厲害,且持續 1 至 2 個月以上。

百日咳沒有季節性,任何時候都有可能感染。嬰幼兒會被傳染百日咳,通常是因為父母或兄弟姊妹將病菌帶回家,詹德富醫師說,嬰幼兒得到百日咳時,病情會比成年人嚴重許多,較容易併發肺炎、中耳炎、抽搐、呼吸暫停等,嚴重可能導致死亡;發病的年紀越小,預後越差。

目前疾管署建議,在懷孕 28 週至 36 週之間接種百日咳疫苗。詹德富醫師說,孕婦施打疫苗,除了可以提升母體對於百日咳的保護力之外,我們也希望孕婦產生的抗體能夠經過胎盤,傳給小朋友。若在懷孕 32 週前接種百日咳疫苗,母體能有較充裕的時間產生抗體傳給胎兒,讓寶寶在出生後也能獲得保護力。

由於家庭成員都有可能將百日咳桿菌帶回家,再傳染給小朋友,所以可以使用「包覆策略」來保護嬰幼兒。詹德富醫師說,所謂的「包覆策略」就是替所有會接觸新生兒的家庭成員接種百日咳疫苗,給嬰幼兒更安全的環境。

雖然多數人小時候都接種過百日咳疫苗,但是經過 10 年後,百日咳疫苗的保護力會漸漸消失,所以替家庭成員接種百日咳疫苗,有助提升保護力。

「如果懷第一胎時已經接種過百日咳疫苗,當懷第二胎時需要再次接種百日咳疫苗嗎?」詹德富醫師解答,「懷第二胎時,建議再次接種百日咳疫苗,這樣母親才能產生較高濃度的抗體,保護嬰幼兒。」

貼心小提醒

流感、百日咳都會經由飛沫傳染,並對孕婦、嬰幼兒造成威脅。詹德富醫師提醒,請盡量戴口罩、勤洗手、避開人群,減少遭到感染的機會,並且藉由疫苗的協助,提高保護力。

孕婦接種疫苗能夠保護自己、保護胎兒,還能保護家人,詹德富醫師說,懷孕 28 週至 36 週間,可接種百日咳疫苗,至於流感疫苗,無論懷孕週數,都可以接種。家庭成員也可以接種疫苗,利用包覆策略來保護嬰幼兒!

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