雅美之途
教育，人文，社會
Louis Pillemer。照片來自Journal of Immunology。
最近的一個合作研究非常有趣，涉及領域裏的經典故事，曾經在學界廣泛流傳，精彩程度幾乎可以拍成好萊塢的電影。1980年美國免疫學家協會主席Irwin Lepow在他的任職演講中說出過那段往事，他是當事人的學生。我還記得William Ratnoff就此寫過科學史的論文，在芝加哥大學出版的關於生物醫學與社會的論集中發表。這個故事告訴我們：有些創造性的科學天才本身就是精神病患者。我朋友更是對我說，大量著名作家也患有bipolar（躁狂與憂鬱合並症)。
在我們不知道體內存在淋巴細胞的時代，科學家的大部分時間是研究血清的兩種免疫成份：抗體和補體，補體以輔助抗體殺傷病原微生物而得名。人類開始知道抗體能夠通過與抗原結合成的免疫複合物活化補體，也就是現在我們知道的補體活化的經典途經，通過補體的C1，C2和C4。這個概念被出生在南非的美國科學家Louis Pillemer（匹勒默）顛覆或修改, 但是這個過程曆時近20年，有人還因此付出了生命的代價。匹勒默和同事觀察到，如果將血清與能夠活化補體的真菌膜成份Zymosan混合，在低溫（攝氏17度）孵育後離心，那些存留在血清中的C3則不能在攝氏37度的條件下活化。匹勒默推測有種因子被Zymosan移走了，而把該因子從Zymozan洗脫下來後再加回去則能恢複C3在37度下的活化。匹勒默把這個因子命名為Properdin, 源於古拉丁語Perdere, 為催毀的意思。這樣他們發現了一種叫Properdin的蛋白能夠在沒有抗體的情況下活化補體，並且是奇跡般和自發性地活化。這種內在的機製（神創論者會說是上帝設計的), 可以不斷地輸送裂解的免疫分子去監視隨時入侵的病原菌。匹勒默將此機製稱為Properdin係統，也就是我們現在熟知的補體活化的旁路途經。旁路隻是相對於經典途經而言，實質上旁路要重要得多。現在認識的旁路途經更加古老，因為經典途經需要抗體所以是進化得較為高級的產物。因為旁路途經可以擴展其他兩個補體的通路，有人甚至認為80%左右的補體活化與它相關，我們可以此欣賞匹勒默的貢獻有多麽大。
匹勒默將他們的發現於1954年發表在《Science》上，那是我們的免疫學知識十分缺乏的時代，根本沒有所謂淋巴細胞介導的細胞免疫這一說法，人類也隻知道用酒精去分層蛋白質。他們的論文造成轟動，《紐約時報》和美聯社都大幅報道，外行的報道把該實驗結果描寫成人類找到了抵抗病菌的神奇武器。《紐約時報》甚至為此罕先地發表社論，匹勒默頓時成為科學明星，風光無限，躊躇滿誌。他的學生後來辯稱，匹勒默本人沒有提供材料為媒體的熱度加油，這個辯詞很難讓我接受。中國向來有捧殺之說，這對於一個精神不穩定的人其實是災難，尤其當他脆弱的神經根本無法麵對科學界慣有的殘酷質疑的時候。
匹勒默的經曆相當傳奇，他雖然出生於南非，但是為美國中西部人，一歲時隨父母移民美國，長在肯德基。從現存的照片似乎看不出來，但是他小時候肥胖和天生的結巴，這兩項使他備受歧視。他求學的路也十分不順，從這些他不斷入學、退學或被要求離開的學校名單就可以看出：俄亥俄州立大學、西弗吉尼亞的Marshall學院以及賓州的Franklin and Marshall學院。他沒有在這上麵的任何大學或學院裏畢業，他純粹就是一個屢學屢敗的人。他靠打橄欖球讀OSU，第一學期就失敗；後去西弗吉尼亞讀半途書。又去杜克打球，他在杜克讀完了本科，然後入讀杜克醫學院。他在杜克醫學院順利時，第二年參加醫生執照考試的成績為全美國的第二高分，他無疑擁有聰明基因。但是好景不長，他的情緒開始嚴重不穩，加上酗酒，在杜克醫學院的第三年遭遇開除。他為了謀生去參加醫學考試，這樣允許他在肯德基的鄉下在沒有MD的情況下也能行醫，條件是必須是20英裏開外沒有正規的醫生，價格為50美分看診一次病人。這期間他患有嚴重的抑鬱症，他並不享受那樣的生活。
他的姑姑認識Western Reserve大學病理研究所的頭，經家人的牽線使他重回學術界，這個後門幾乎救了一位科學天才，證明當時美國科學界是相當靈活機動的。匹勒默明擺著擁有精神方麵的毛病，精緒不穩定，曾經被杜克醫學院除名，百年老校Western Reserve仍然接納他讀博士，並且留下來很快成為生化的正教授，他還在哈佛學到當時先進的蛋白質分離技術。現在的Case Western University是在1967年由Case Institute of Technology和Western Reserve University合並而成，為理工加人文的綜合性大學, Western Reserve（1826年）的創辦更是早到當時必須稱俄亥俄為西部的時候。當時Western Reserve和紐約哥大曾經是美國實驗生物學的重要中心，匹勒默的成功更是增加了那裏的熱度，訪問者不斷。據說匹勒默的好多實驗是在腦袋裏先完成的，然後在試管中進行，結果好時他欣喜，結果壞時他抑鬱，甚至莫名其妙地消失幾天。我翻閱史料時，很吃驚地發現他這樣的人還結婚和擁有做技術員的太太。
正當匹勒默的Properdin係統風光時，耶魯的Robert Nelson向他發動攻擊，Robert以前在DC周圍的軍隊醫學研究所，後來去了邁阿密大學。Nelson的實驗發現：匹勒默半純化Properdin的過程會活化經典途經的早期補體蛋白, 更要命的是Properdin提取物中還含有抗Zymosan的抗體。身為休斯研究員的Nelson也不是省油的燈，先在學術會議上, 後在J Exp Med（JEM, 1958年）正式成文稱匹勒默的Properdin係統可能是錯誤的，為汙染了的抗體造成的假像，因為應用匹勒默粗提Properdin的方法發現提取物中含有抗體，並且血清與Zymosan混合後還能消耗C1, C2和C4等經典途經必須的補體成份。也就是說科學證據說明，匹勒默因為技術不過關把看到的經典途經當成了新的發現，這裏還存在Nelson在公開場合對匹勒默的攻擊，有些甚至是人生的攻擊：你那水準居然炮製了新發現，這類言語應該可以想象。當時科學界迅速有人跟進研究，數個研究組連續發表至少六篇文章支持Nelson的觀點，包括Nature和Science的文章。時為全球最著名的補體學家Manfred Mayer從起始就協助Nelson建立方法，然後參與強烈質疑匹勒默的Properdin學說，美國學界從開始接納Nelson的觀點到完全否認匹勒默學說的時間很短，似潮來潮往，幾年後Properdin係統被嘲諷為“來自Western Reserve的假象（artifact）”。當時基本上沒有歐洲人發言的機會，因為他們在戰後重建中，他們的學者都往美國跑，但是歐洲人在觀看美國人內鬥後傾向於同情匹勒默。
科學家裏麵爭強好勝者不少，匹勒默本身就有精神病，經受不起同行的這般質疑，陷入深度抑鬱。他在Western Reserve自己的實驗室裏，喝了大量barbiturate，於1957年8月31日自殺身亡，而barbiturate為當時常用於補體實驗的試劑。這匹勒默也太脆弱了，他居然死在Nelson的正式論文發表之前, 雖然他的自殺事件確實發生在從1957年補體領域的會議回來後不久。他去世時年僅49歲，還有四個年幼的兒子。當然我們應該說匹勒默為因抑鬱症而自殺，多少來自疾病本身，多少來自科學競爭對手，則很難判斷清楚。
匹勒默死後，他的學生Lepow被研究所所長留下繼續整理和核實了匹勒默的研究課題，在隨後的四年中發表了九篇論文，其中七篇署上已經去世的匹勒默的名字。他們一直堅持自己的觀點並以實驗結果參與爭辯，直到1968年正式純化出十分複雜的分子量為220,000的蛋白質Properdin。他們發現以前汙染的抗體被移除後，並不能改變Properdin係統的活性。他們真是幸運，他們看到的假象和自己認為的結果並存，而後者最終被證明是正確的。原因為多方麵的，其實後來發現在某種條件下，抗體也能活化補體的旁路途經，隻是Nelson發動攻擊時不知道這個事實罷了。匹勒默絲毫不讓步，學生Irwin Lepow曾經勸他放棄學說未果；匹勒默本身是個被Western Reserve豁免不用給學生上課的結巴，聰明的結巴會怎麽用詞可以想象，他應該是個糟糕的交流者。我們不知道匹勒默的反擊方式，但是Mayer後來回憶匹勒默的行為讓學術界更加懷疑他。
直到時間推移到了七十年代，隨著蛋白純化技術的不斷進展，新的補體蛋白陸續被鑒定出來。在美國Scripps的德國人Müller-Eberhard和哈佛的Frank Austen (包括Fearon)的研究組找到獨立於抗體的蛋白FB, 原來這FB就是以前被認為汙染了的C1和C2, 而與Properdin一樣對hydrazine敏感的C4實際上是C3，也是當時匹勒默假說中預測的Factor A。後來發現蛋白酶FD能切割FB, 這樣C3和FB形成的轉換酶參與活化補體，而匹勒默發現的Properdin能夠使酶解過程更有效，因為Properdin的功能是使旁路轉換酶（C3bBb）的半衰期成倍地延長。從生化角度，Müller-Eberhard和哈佛的Austen幾乎證明匹勒默的所有結論是正確的，匹勒默隻在一個細節上存在誤差。加上Michael Frank的組發現補體仍在C4缺陷的豚鼠中活化，以及CVF繞過經典途經活化補體。在Mayer的支持下，有研究組顯示內毒素（LPS） 可以在完全沒改變早期補體成份C1,C2和C4的情況下活化補體。所以這些研究組從不同角度重新發現和確立了補體的旁路途經，但是那時匹勒默己經死了十幾年了。從這裏的描述可以看出，匹勒默發現的Properdin還不是旁路途經中最關鍵的成份，有時是可有可無的，但是他建立的Properdin係統本質上就是說的旁路途經的事。Müller-Eberhard也是隻要科學不要家的典範，酒徒死於酗酒，他為自視相當高的人物，為美國科學院在院士沒有注水膨脹前的院士。他的文章慣用“絕對需要”，我們近期文章應該是修正了他的一個經典科學結論。
這場科學決鬥以一位著名科學家的死亡而成為傳奇故事，也記錄了Robert Nelson的勇敢挑戰，據說他後來也住進過精神病院，但是我們還是應該將功勞也給予那些基於實驗證據的反對派，因為他們在某種程度上刺激和推動了科學的發展。至於他們的私生活，開放的美國科學家著文時都說不易談及，屬於相當浪蕩的那種，與Virginia Woolf等上世紀初的英倫自由派作家們可以比美。
這是作為免疫學家的Robert Nelson。西部牛仔般的英俊，他的八卦故事多並不奇怪。他不去好萊塢演電影而在免疫學領域攻擊人，可點可惜。Nelson到最後仍然小看匹勒默和他的同事們，在1978年寫給史學家的信中他還在指責匹勒默陣營故意（deliberate） 展現實驗結果以使自己顯得那麽優異。Nelson貢獻廣泛，包括參與發現其他補體成份，以及涉及巨噬細胞的功能研究。照片上麵的來自Irma Gigli, 為Müller-Eberhard還健在的妻子；下麵的來自Neil Cooper。
Manfred Mayer。開始支持Nelson並且參與質疑匹勒默的Properdin學說，但是後來在實驗證據麵前首先提出補體旁路途經的概念。美國免疫學家協會前任主席，照片來自AAI。
Hans Müller-Eberhard。當年美國免疫研究領域影響深遠的科學家，發現C3作為重要血清成份可以活化和裂解成小片段，從生化基礎上奠定了旁路途經，包括發現FB和分解出其他補體成份。他家以前就是姓Muller, Hans的哥哥Eberhard在二戰的俄羅斯東線陣亡後，他父親把家族姓氏改成Müller-Eberhard。照片來自Neil Cooper的文章，下麵照片為Müller-Eberhard在上世紀七十年代作為免疫係主任在Scripps領導的補體研究組。那年頭教授爺們站著，女士們下跪。
匹勒默的學生Irwin Lepow。Properdin學說的繼承人，他在匹勒默去世後完善了他的研究工作並且全部發表，隨後自己成功純化出Properdin蛋白質。他在1971年的補體會議中擔任大會主席時，成功將Müller-Eberhard的最新研究結果解釋為與匹勒默的Properdin學說一致，匹勒默終於在去世十四年後，通過他的學生為自己昭雪。Lepow在Western Reserve做到正教授後去新辦的康州大學醫學院做係主任。擔任過美國免疫學家協會主席，本文的一些史料來自他在那裏的主席演講。他也在一些藥物公司擔任過執行官，為與Nelson好鬥性格很不同的人。照片來自Journal of Immunology。
Robert Nelson反駁匹勒默的JEM論文。
