是谁,研制出第一支狂犬疫苗?-资讯-知识分子

是谁,研制出第一支狂犬疫苗?

2018/09/28
导读
“狂犬疫苗”之父巴斯德

这是一个人人都为疫苗而惶恐的年代。如果有人要给你的孩子注射一剂“尚在研究阶段”的不知名疫苗,你会答应么?但如果这个人是路易斯·巴斯德呢?

撰文 | 阿司匹林

编辑 | 一块肉饼


  


1885年7月发生了这样一件事:被狂犬咬伤14处的的9岁男童,生命垂危,被送到了一位法国科学家巴斯德家里。他使用从狂犬病家兔中获得的脊髓悬液对男孩进行皮下注射。男孩在10天内共接种了13次,最终活了下来。这是巴斯德和他的减毒狂犬疫苗的伟大胜利。


路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)于1822年出生于法国东尔城的一个制革家庭。这位“微生物学之父”的教育经历一波三折:1839年,巴斯德最初是贝桑松皇家学院的哲学学生。毕业后在贝桑松任教期间,他开始学习数学和科学。1842年,巴斯德勉强通过了巴黎高等师范的入学考试,但因为入学成绩太差,他决定再考一次。一年后,巴斯德终于以优异的成绩进入巴黎高等师范,并在1845年取得科学硕士学位,1847年获博士学位。


在第戎大学短暂地当过一段时间物理教授后,他来到斯特拉斯堡大学理学院任化学教授,并在这里结婚,生了五个孩子——可惜其中三位子女因为伤寒而夭折。这或许是激发巴斯德研究传染病疗法的原因之一。


巴斯德和结构化学

我们先从巴斯德作为化学家的贡献说起:还在大学时期,巴斯德就对于酒石酸(tartaric acid)的晶型结构产生了兴趣。当时的人们发现,自然结晶生成的酒石酸和人工合成的酒石酸虽然具有相同的化学式,但它们的旋光性却大相径庭——平面偏正光通过前者(溶液)时表现出右旋性,而后者(溶液)则不表现任何旋光性。


这个现象引起了巴斯德的思考。他挑选出一些酒石酸的自然结晶进行观察,发现每个结晶的结构都是不对称的,总有一面较另一面更长。于是他猜想,这种结构不对称性就是造成旋光性的原因。那么,人工合成酒石酸的晶型结构应该是对称的。但是结果表明,人工合成的酒石酸也存在一个较长的晶面。所以巴斯德进一步推测,有一些晶体左边的晶面较长,而另一些右边的晶面较长,就像左手和右手。于是他把这些晶体挑选出来,分别溶解,果然得到了左旋和右旋现象。而当二者等比例混合时,旋光性就消失了。


酒石酸左旋与右旋两种结晶结构(图源:commons.wikimedia.org)


巴斯德得出结论,人工合成的酒石酸之所以不产生旋光性,是因为它是两种不同晶体的混合——我们将其称之为外消旋。后来人们又发现了内消旋的酒石酸,从而打开了手性化合物的研究大门。手性合成化学的辉煌发展与巴斯德发现不无关系。在论文《论晶体形、化学构成和炫光方向之间的关系》中,他又将空间几何原理引入化学,进行更加深入的研究。


巴斯德和微生物学

1863年,巴斯德投入到对于葡萄酒变质的研究中。他发现发酵实际是一种球形体——酵母的繁殖而产生的复杂过程,而葡萄酒变酸的原因就是因为混入了乳酸酵母。通过一系列实验论证,巴斯德提出了一个杀死乳酸酵母的简单方法:在隔绝空气的条件下,加热至60℃~100℃片刻。这就是著名的“巴氏杀菌法(Pasteurization)”,100年后的今天,我们的奶制品都还在使用巴氏消毒法在保留奶制品的营养价值的同时,有效进行灭菌。


巴氏杀菌法(图源:centralelatte.vda.it)


更重要的是,巴斯德提出了一个划时代的定义:发酵是酵母繁殖的结果。以此打开了微生物世界的大门。当时流行的“自然发生说(Spontaneous generation)”认为:“生命可以不从亲代繁殖产生,可以从有机或者无机物质中自发产生。”但巴斯德提出,微生物并不是凭空而来的,它们也并非发酵的产物。微生物来自于空气,它们是导致发酵的原因。于是他通过一个简单而严谨的实验证明了他的理论。


他分别在了一个直颈瓶和一个曲颈瓶(也称鹅颈瓶)中装入肉汤,然后分别用火加热煮沸,对瓶体和肉汤进行初步杀菌。放在曲颈瓶内的肉汁不和空气接触,保存了四年仍然没有腐败;而与空气接触的直颈瓶内的肉汁很快就腐败了。这个实验否定了“自然发生说”。


巴氏杀菌法实验(图源:commons.wikimedia.org)


1863年法国博物学家、巴黎科学院通讯院士F.A.普歇在西班牙重复上述实验,却得出完全相反的结果。双方的争论十分激烈,于是1864年法国科学院邀请双方再做实验进行论证,巴斯德重复上述实验后,普歇就宣布退出争论,巴斯德因此赢得了争论。


其实这里还有一个小插曲,普歇使用了一种耐高温的枯草杆菌,即使在加热的条件下也可以存活很久。如果当时普歇坚持论战,可能就是另外一种结果了。这里也要佩服一下巴斯德的运气。


巴斯德和消毒学

推翻“自然发生说”为后来的现代消毒学提供了科学依据。19世纪,很多医生仍然认为,伤口的感染和化脓等一系列问题都是自然发生的,与空气中的微生物没有关系。英国医生约瑟夫·李斯特对于巴斯德的论文产生了巨大的兴趣。他提出了石炭酸灭菌法,使外科手术的死亡率大大降低,并因此写信致谢巴斯德。这封信引起了巴斯德的重视,此后,巴斯德和医生们一道对当时的手术消毒法进行了改进,发明了用于手术器械消毒的高压蒸气锅


在外科消毒法的普遍实施前,产褥热曾是造成产妇死亡的四大原因之一。产褥热实际上就是产褥期细菌感染所造成的高烧。1873年,巴斯德终于发现产褥热的根源——葡萄链球菌,并发表了论文《论微生物致病理论延伸至疖子、骨髓炎和产褥热病因学》,在妇科内大力推广消毒和灭菌法的必要性,拯救了万千妇女的生命。


一系列问题的解决,让巴斯德对于人类医学以及疾病的研究产生了极大的兴趣。他在患者身上采集各种样本用于分析,寻找微生物与人类疾病的关系,同时将豚鼠引入实验之中,作为实验素材,证明疾病与微生物之间的关系。


这里同样感谢牺牲生命的豚鼠对于科学进步的推动作用!(图源:unsplash.com)


虽然巴斯德并不没有医学学历,但由于在外科消毒学和微生物学的巨大贡献,1882年他被选为法兰西学院院士,1887年被选为法国科学院永久秘书,并于1888年至1895年间任巴斯德研究所所长。


巴斯德和免疫学

巴斯德对于医学的另一个巨大贡献就是文章开头提到的减毒狂犬疫苗。


1880年,法国流行过可怕的鸡霍乱。拖着病体的巴斯德决心征服这种可怕的瘟疫。开始的一系列实验并不十分顺利,于是巴斯德决定休息一段时间。而当他再次开始实验后,将陈旧的培养菌液给鸡接种时,鸡却没有受到感染。巴斯德又发现空气会使鸡霍乱病菌毒性减弱。于是他分别将放置几天、一个月、两个月、三个月的陈旧菌液注入鸡的体内,得到死亡率分别为100%、80%、50%、10%。当使用放置更久的菌液时,鸡虽然会得病但却不会病死。更令他惊奇的是,再次使用新鲜的菌液给鸡注射的时候,注射过陈旧菌液的鸡都安然无恙,而未接种过陈旧菌液的鸡都死亡了。这就是最早的鸡霍乱疫苗。


同年,他发表著名论文《论病原微生物引起的疾病》。


接下来他还制造出抗炭疽疫苗,拯救了欧洲的畜牧业。


1885年,减毒狂犬病疫苗的诞生标志着巴斯德免疫研究理论的完善。注射狂犬病疫苗活下来的小男孩——约瑟夫·梅斯特是有史以来第一例在狂犬病发病后活下来的病例。


1887年,巴斯德在巴黎成立了第一家巴斯德研究所,直至现在,它仍免疫学与微生物学的顶尖研究机构。而被治愈的小男孩约瑟夫成为了巴斯德研究所的看门人。1940年法国被德国占领时,他以自杀拒绝了法西斯军人要求他打开巴斯德墓穴的要求。


很多人将巴斯德与爱德华·詹纳(牛痘接种法的发明人)作比较。确实,牛痘接种法诞生于1796年,比巴斯德的减毒疫苗早。但是当时的牛痘接种法缺乏理论基础,还是存在易感染的缺陷。巴斯德通过鸡霍乱等一系列的研究,建立了完善的免疫理论,他在研究了詹纳的牛痘疫苗之后,还解决了疫苗纯度低的问题,降低了牛痘接种法易感染性。根据巴斯德的免疫理论,更多后继者开发出许许多多的造福人类的疫苗。


疫苗接种(图源:commons.wikimedia.org)


巴斯德就像一个行走在人间的圣徒,在科学研究上,他严谨认真,大胆假设又仔细论证,同时也没有忘记一个科学家的使命。巴斯德一生的贡献横跨化学、医学、免疫学、农牧各个领域,在每一个领域所作出的贡献都堪称奇迹。


对于祖国,他同样抱着一颗赤诚之心。当普鲁士入侵法国,夺去阿尔萨斯和洛林的时候,他将自己的儿子送上战场,还退回了普鲁士颁给他的荣誉勋章。他说:“科学没有国界,但科学家有自己的祖国。


1895年9月28日,巴斯德结束了他传奇的一生。为了纪念他对于狂犬病做出的巨大贡献,9月28日被定为世界狂犬病日。

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参考资料

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Louis_Pasteur

2. Feinstein, S (2008). Louis Pasteur: The Father of Microbiology. Enslow Publishers, Inc. ISBN 978-1-59845-078-1.

3. Pasteur Brewing. Louis Pasteur Timeline: The Life of Louis Pasteur. pasteurbrewing.com. [2013-07-03]. 

4. Hook, Sue Vander (2011). Louis Pasteur: Groundbreaking Chemist & Biologist. Minnesota, US: ABDO Publishing Company. ISBN 978-1-61758-941-6.

5. Plotkin, Stanley A., ed. (2011). History of Vaccine Development. Springer. ISBN 978-1-4419-1339-5.

6. Vallery-Radot, René (1919). The Life of Pasteur. Translated by Devonshire, R. L. London: Constable & Company.

7. L. Pasteur (1848) "Mémoire sur la relation qui peut exister entre la forme cristalline et la composition chimique, et sur la cause de la polarisation rotatoire" (Memoir on the relationship which can exist between crystalline form and chemical composition, and on the cause of rotary polarization)," Comptes rendus de l'Académie des sciences (Paris), vol. 26, pages 535-538.


文章头图及封面图片来源:Biographic.com

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