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人物故事(1)百日咳疫苗之母

(2022-04-26 05:19:03) 下一個

人物故事(1)百日咳疫苗之母

 

上星期在與好友閑聊時,她推薦我讀一篇Smithsonian 雜誌的封麵文章,介紹的是法國二位女科學家發明百日咳疫苗的故事,假如不是在公共衛生領域,可能很少有人認識她們。仔細讀完,不由得肅然起敬。

 

 

記憶中我小時候好象沒有得過百日咳(pertussis),但早就聽說過這種病的可怕。上網查閱得知,白曰咳最初的症狀通常和感冒差不多,如流鼻涕、打噴嚏、輕微咳嗽、低燒之類。但輕微的早期症狀,大多隻能維持一兩周,之後患者的病情便會加重:一陣陣地劇烈咳嗽,連續十幾聲甚至二十幾聲,咳到肺部空氣幾乎排盡,然後再大口大口吸氣,發出呐喊般的呼呼聲。這樣的咳嗽發作每次可持續數分鍾,隨著病情惡化,一天可發作十幾次到幾十次,且夜間更加頻繁。這種病雖然成年人也會感染,但主要發生在嬰幼兒身上。嚴重的咳嗽不僅讓人嘔吐,一些幼小的患者還出現了窒息的狀況,臉也因缺氧而變藍,有時甚至走向死亡。比起被呼吸暫停奪去生命,有更多的患者死於並發症,特別是肺部感染。

 

上世紀20年代,美國每年估計約有6000個孩童因為患上百日咳而喪命,比白喉、猩紅熱、麻疹等等疾病導致的兒童死亡人數都要多。但直到30年代初期,還沒有一種疫苗能有效預防或治療百日咳。大蕭條時期,密歇根州衛生署一間實驗室的科學家去探望了許多被類似病症折磨的小孩,開始了解那種疾病的病原體,找到對抗它的武器。那時的她們大概不會想到,自己的研究會拯救多少人的生命。

 

診斷是第一步,由於百日咳的初期症狀與感冒類似,診斷並非易事。早在16世紀,就已經有過關於百日咳這種疾病的描述。到了1906年,兩位法國科學家首次分離出它的病原體,那是一種細菌,後來以其中一位科學家的姓氏命名為百日咳鮑特菌(Bordetella pertussis)。從那以後,有不少研究者都試圖製造百日咳疫苗,但在實驗中很少能得出一致的結果,因而收效甚微。1931年,美國醫學會的藥學和化學理事會甚至斷言:看來百日咳疫苗根本起不到預防作用,而在徹底患上百日咳後,哪怕用上新鮮製備的疫苗也沒有治療效果。因此,他們撤回了所有商業生產百日咳疫苗的批準。

 

不過在這20多年之間,百日咳疫苗的研究並沒有停止,每一點滴成果都會點燃後來者對研究百日咳的熱情。那個時期的美國,每個州的衛生署都擁有專門用於細菌學分析的實驗設施,研究團隊也不斷擴張。因此,實驗室的負責人們希望能在吸收人才的過程中節省預算。而密歇根州衛生署的實驗室局負責人選擇的策略是:招募有才華的女性研究者,並給她們時間和經費繼續深造。

 

大學時修讀細菌學專業的珀爾·肯德裏克(Pearl Kendrick),便是這樣加入了密歇根州衛生署的實驗室。她在1926年被派往實驗室局在大急流城(Grand Rapids)新開的分部;而後開始在約翰霍普金斯大學讀博,並在1932年拿到博士學位。

 

肯德裏克博士畢業後回到大急流城,當年百日咳正在城中肆虐,有不少孩童感染,於是她叫上實驗室的另一位科學家格蕾絲·艾爾德林(Grace Eldering),在完成日常分析工作之後,一起研究百日咳。艾爾德林和肯德裏克一樣,也是實驗室局在增員計劃當中招募的女性研究者,而且她本人在5歲時,曾經受過百日咳的折磨。

 

珀爾·肯德裏克(Pearl Kendrick

 

格蕾絲·艾爾德林林(Grace Eldering

 

肯德裏克和艾爾德林的第一個目標是實現快速、準確的診斷,以便及時隔離感染者。為了達成這個目標,必須先取得病原體的樣本,科學家和當地醫生與衛生部門建立關係,當醫生所在的社區出現百日咳感染者時,她們便前去拜訪那些飽受摧殘的家庭,收集病原菌。艾爾德林日後回憶說:我們在了解那種疾病的同時,也了解了抑鬱症。

 

當然,參與采集的不止這兩位研究者,團隊裏還有醫生、護士等等其他人員。收集樣本用的工具叫咳嗽板cough plate),是底部塗著培養基的培養皿。人們把咳嗽板舉到離自己遠一點的地方,讓患者對著它咳嗽,這樣病原菌就可以留在培養皿上。

 

回到實驗室後,研究者將收集到的細菌培養成適合分析的菌落,再和過往研究中呈現的百日咳鮑特菌做比對,確認了自己觀察到的某一種細菌正是百日咳的病原體。她們在報告中寫道,那種細菌是光滑的,凸起的,閃閃發光,像珍珠一般,幾乎是透明的

 

研究團隊還修改了當時標配的培養基,讓百日咳鮑特菌能在咳嗽板上迅速增殖,如此一來便可以將咳嗽板作為常規診斷工具來使用。此後,科學家便把咳嗽板提供給當地醫生,為他們提供診斷服務。

 

在這項研究中,團隊除了開發出診斷工具,還有一個額外的發現:在感染的前3周,兒童咳嗽時呼出的百日咳鮑特菌,足以感染其他兒童;大多數感染百日咳的兒童,到第4周就無法傳染他人;而在5周後,90%的患兒對他人來說已無風險。

 

這個發現十分重要,可以幫助官方更加科學地確定隔離期限。大急流城衛生部門依照團隊的建議,對患者實施隔離35天的政策,如果連續兩個咳嗽板都顯示陰性,在出現症狀的第28天即可結束隔離。

 

診斷隻是第一步,而研發出有效的疫苗,則是下一步。從1933年起,肯德裏克和艾爾德林借鑒了曾經在法羅群島控製住百日咳疫情的科學家馬德森(Thorvald Madsen)的方法,以及其他幾位曾經研製過百日咳疫苗的科學家的經驗,開始了疫苗研發。

 

簡單來說,研究者利用硫柳汞(Thiomersal)這種滅活劑,在冷藏室中處理了百日咳鮑特菌,處理時長超過一周。然後,科學家把滅活的致病菌注射到實驗動物的體內進行安全性測試。除此之外,考慮到從感染的不同階段提取的細菌,引發的免疫反應可能有強有弱,她們還將不同版本的疫苗注射進自己體內,以驗證疫苗的安全性。

 

這些實驗初步驗證了疫苗的安全性,接下來就需要一些人類誌願者來參與疫苗接種試驗。研究人員努力說服居民參與大規模試驗,也通過當地衛生部門,將婦女組織、教師家長協會以及健康診所都協調起來,共同提升市民參與的積極性。試驗開始時,已有不少家長自願帶孩子前來接種。

 

至於對照組從哪裏來,肯特縣福利救濟委員會統計了當地兒童的百日咳感染情況,以及接受治療的情況。如此,研究團隊便能夠有針對性地選擇沒有接種疫苗的對照組,將兒童的年齡、性別、居住地區都與實驗組匹配起來。

 

在試驗過程中,市衛生部門會定期去兩組兒童家中收集信息,了解他們與感染者有無接觸,並用咳嗽板檢測他們是否感染。在1934~1935年的第一輪試驗中,共有1592 名兒童參加,其中712名兒童參與接種,每人接受4次注射,其餘880 名兒童為沒有接種疫苗的對照組。在為接種組施打疲苗後,二位科學家非常緊張,害怕接到電話,聽到不良反應,所幸後來並未發生。試驗結果數據顯示,接種組隻有4感染了百日咳,且症狀輕微。相比之下,沒接種疫苗的對照組有63人感染了百日咳, 且感染者都經受過連續咳嗽的折磨,其中53 例屬於重症。

 


這項試驗讓科學家看到了希望:自己的疫苗或許真的保護了那些孩子。後來,他們又繼續進行了為期更長的試驗。從1934~1937年,對1000名接種兒童和1000名未接種兒童(且起初未感染)的統計數據顯示接種組有56人感染百日咳,對照組則有300餘人感染。

 

數據令人心動,卻也遭受了不少質疑,因為其他一些流行病學家也用他們自己的百日咳疫苗做過類似試驗,但得出的結果是沒有保護力。對比研究報告,又無法看出是什麽因素造成了巨大差異。於是,美國公共衛生協會負責人韋德·漢普頓·弗羅斯特(Wade Hampton Frost 介入了審查。

 

起初,弗羅斯特抱著挑錯的心態去到大急流城,認為不會有什麽對照實驗能滿足標準。但最終,他支持了肯德裏克與艾爾德林的研究成果,認為她們的數據可能展現了疫苗一定程度的保護力,這雖然不能成為最終結論,但至少可以作為後續研究的基點。

 

而隨著研究成果的發布,受到鼓舞的家長們蜂擁而至,希望自己的孩子也能參加日後的試驗。與此同時,研究團隊也得到了當時的第一夫人埃莉諾·羅斯福的支持。在進一步的試驗當中,科學家將原本的4劑調整為3劑,依然獲得了類似的效果。1938年,兒童用的百日咳疫苗在密歇根州開啟了大規模生產,並在兩年後推廣到了全國。

 

到這裏故事還沒有結束,為盡量減少兒童生命早期給予如此多的不同疫苗,她們開始研究白喉,破傷風和百日咳聯合疫苗,使疫苗標準化。1942年,肯德裏克和艾爾德林首次推出了白喉-百日咳-破傷風聯合疫苗。

 

疫苗出現之後,美國的百日咳發病率和死亡率都出現了顯著的下降。1934年,每10萬居民當中,平均有209例發病,5.9例死亡。到了1948年,疫苗投入常規使用5年後,每10萬居民當中僅有51例發病,死亡案例則是每10萬人中不到1人。後來,肯德裏克又成為世界衛生組織的顧問,在不同國家建立起疫苗項目。

 

二位科學家的成功與她們的信念,努力,堅持緊密相關。肯德裏克告訴記者,我從來不認為有任何事是我不能做的"I never thought there was anything I couldn’t do “ ,她對自己承擔的每項任務都是一心一意。二位科學家一直堅信可以製造出成功的疫苗,她們千方百計想辦法去做,極其努力地工作,把大規模實地研究作為她們午夜工作的一部分("our midnight work“),她們找到了以羊血代人血作培養基(culture medium)的實驗方法,便於擴大擴展測試計劃,在高位人士的激烈批評前,使用新技術設計了試驗方法並以其結果證明他們的觀點是正確的,他們為現代百日咳疫苗接種奠定了基礎。

 

1980年,肯德裏克去世,她的一位同事密歇根大學公共衛生學院的院長理查德·雷明頓(Richard Remington)估計,僅在美國,百日咳疫苗就挽救了數十萬人的生命。到目前為止,它可能在全球範圍內達到數千萬。這是流行病學的統計結果。理查德·雷明頓說:究竟有誰是因為接種了疫苗才免於感染,我們可能連一個確切的名字也說不出來,但如果沒有她們的疫苗,又有多少人會死於百日咳?

 

然而如此巨大的成就並沒有讓肯德裏克和埃爾丁成名,這似乎令人驚訝。兩位女性都擁有約翰霍普金斯大學的博士學位(埃爾德林於 1942 年獲得博士學位),多年來,她們共同撰寫了數十篇論文。但他們是非常私密的,從不打算讓工作成就與她們個人掛鉤。"所有這些醫學突破都是許多人努力的結果,”  1985 年,有一位記者想知道為什麽他們的疫苗沒有如脊髓灰質炎疫苗以發明者的名字被稱為 Salk 疫苗那樣被稱為Kendrick-Eldering 疫苗?"我們不讚成這個想法,” 肯德裏克告訴記者說,因為涉及的人太多,我們不想要唯一的功勞。你必須在疫苗上寫上一串名字。。在 1970 年代,當女權運動正在關注女性被忽視的貢獻時,肯德裏克和埃爾丁收到了邀請在 NBC 今日節目中受訪,但她們禮貌地拒絕了。對於肯德裏克和埃爾丁而言,她們就是想要挽救孩子們的生命,做到了這一點,既使被忘記,她們仍感到滿足。

 

如果不是大急流城郊外的大穀州立大學曆史教授卡羅琳·夏皮羅-沙平,肯德裏克和埃爾丁的貢獻可能會被遺忘。在 1990 年代,她聽到當地婦女談論 肯德裏克和埃爾丁的實驗室,便去深入了解了她們的故事,最終在學術期刊上發表文章。

 

夏皮羅-沙平采訪的退休實驗室技術人員之一是洛尼·克林頓·戈登(Loney Gordon),疫苗試驗成功,也有她的功勞。她是一名非裔美國女性,擁有家政學和化學學士學位,但無法在大急流城找到營養師的工作。準雇主稱讚了她的資曆,但解釋說他們認為廚師不會接受黑人女性的命令。一位朋友向肯德裏克提到了她的困境,肯德裏克將她請進了自己的團隊。為她提供了實驗室的工作。 戈登在團隊中的職責,是從許多不同的百日咳鮑特菌菌株當中,找到最強大、最適合成為疫苗的那個菌株,一種百日咳菌株的毒性可能是另一種的 10,000 倍,找到合適的菌株對於改進疫苗至關重要。為此,她嚐試了數千種培養物,用她自己的話說:看了幾百萬個培養皿,眼睛還在真是個奇跡

 

洛尼·克林頓·戈登(Loney Gordon

 

一天早上,她開始工作時有一種感覺,今天會是特別的一天。她開始整理盤子——突然間,她找到了。 “我的上帝,它是如此之大,如此清晰,她後來回憶道,描述了細菌吞噬周圍培養基中血液的光環。 “它隻是對我說:我在這裏。’” 她把那個盤子送去給肯德裏克和埃爾丁觀察,她們一遍遍地重複了整個過程,確定了它就是要找的那個菌株。對疫苗的研製,戈登作出了重要貢獻,但除了這次采訪外,沒有其他關於戈登貢獻的記錄。和其它曾在實驗室工作的人一樣,戈登對參與拯救生命的工作充滿感激之情。

 

在這個世界上,有那麽一些人,兢兢業業,用其一生,完成了重大的發現發明,影響了整個人類,但鮮少有人知道她們。正是這個鮮為人知,更增加了我對她們的景仰,如此高大,卻如此低調,她們的名字,應該被永遠銘記。

 

當今新冠病毒肆虐,但有了新冠疫苗,死亡率和重症率大大下降,疫情得以緩解,整個人類都由此受益。作為疫苗的直接受益者,對那些疫苗背後的科學家和研究者們的辛苦勞動和付出,由衷地,心懷深深的感激。

 

 

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評論
此岸_彼岸 回複 悄悄話 回複 'xiaxi' 的評論 : 謝謝Xiaxi來訪,我們每天都在享受著科技先驅們的勞動成果,佩服感恩:)
xiaxi 回複 悄悄話 謝謝岸姐分享!這些兢兢業業默默無聞的女科學家們讓人敬佩景仰!
此岸_彼岸 回複 悄悄話 回複 'dong140' 的評論 : 謝謝來訪,春日快樂:)
dong140 回複 悄悄話 謝謝分享
此岸_彼岸 回複 悄悄話 回複 '海風隨意吹' 的評論 : 海風好,看完這篇文章,覺得這些科學家活得特別充實,既造福了人類,自已內心又得到了極大的滿足,做科學研究時發現了期待的結果,那種興奮真是無法言喻。
海風隨意吹 回複 悄悄話 兩岸好文,專心致力科學研究,造福人類的女科學家值得我們感謝!
此岸_彼岸 回複 悄悄話 回複 '石假裝' 的評論 : 小石好,謝謝來訪。是啊,一個人從出生到老去總會生病,多積累一些醫學知識對自己,家人,朋友都會有好處。:)
石假裝 回複 悄悄話 謝謝你的介紹,看到百日咳的症狀時舊覺得作媽媽的應該有這些知識,這些小症狀很可能被輕視。
醫學研究影響人類,醫務工作救死扶傷,感激這些人的付出。
此岸_彼岸 回複 悄悄話 沈香好,我也是看了這篇文章才知疫苗的試驗成功有多麽不容易,對辛苦工作在這一領域的科學家心懷感激,希望更有效的新冠冠苗和藥物早日問世,世界能回複正常。:)
歲月沈香 回複 悄悄話 我沒有得做百日咳,我哥哥得過,所幸治療及時很快痊愈。謝謝兩岸好文介紹!長知識!希望新冠病毒最終也能控製住。
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