2020 年年初,新冠病毒肆虐。國家衛健委在試行第四版《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案》中提到,「針對於重型、危重型病人,可以採用恢復期血漿治療」——也就是血清療法。
血清療法可以追溯到 100 多年前;事實上,研究者憑它獲得了歷史上第一枚諾貝爾生理學或醫學獎章。這種古老的療法對於新冠肺炎是否奏效,目前尚無定論;但這並不是其第一次應用在傳染病的治療中,在「非典」、H5N1 禽流感、伊波拉出血熱和中東呼吸症候群(MERS)的臨床治療中,它都不同程度地出現過。
血清療法:
當感染某種傳染病的病人康復後,血漿中含有針對病原體的抗體;將含有抗體的血漿注射到其他患者體內,可以起到抑制病原體的作用。
血清療法:
古老的救命稻草
時間推回到 129 年前。
19 世紀,白喉是一種非常可怕的急性呼吸道傳染病,在德國每年奪取超過 5 萬兒童的生命。1891 年,埃米爾·阿道夫·馮·貝林和合作者開發了第一種有效的白喉治療血漿,挽救了一個白喉患兒的生命。因為這項開創性工作,他在 1901 年成為了第一位諾貝爾生理學或醫學獎得主。
白喉導致的頸部腫脹 | CDC
在抗生素、疫苗等更有效的方法出現之後,血清療法除了對狂犬病等特例的專項治療外,基本退出了臨床。不過,阿爾伯特·卡邁特發明的抗蛇毒血清,在 120 年後的今天仍然是最主要的蛇毒治療手段,並將蛇咬傷的死亡率降低到 1% 以下。而且,每當暫時缺乏疫苗和特效藥的新型傳染病出現時,已有百年歷史的血清療法可能又會成為一根救命稻草。
平時看起來高高在上、不食人間煙火的諾貝爾獎,其實有非常多如同血清療法這樣的相關研究,正默默拯救著我們的生命。
埃米爾·阿道夫·馮·貝林 | Wikimedia Commons
抗體藥物:
持續發展的治療方案
血清療法奏效的關鍵,在於血漿中含有抗體——這是人類免疫系統中的核心武器。
在對抗體的漫長研究進程中,傑拉爾德·埃德爾曼和羅德尼·羅伯特·波特發現了抗體的蛋白結構,利根川進發現了抗體多樣性的遺傳學原理,這些都為現代免疫學的抗體理論奠定基礎,也讓他們分別在 1972 年和 1987 年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。
1984 年,喬治斯·克勒和色薩·米爾斯坦因發明單克隆抗體的生產方法,獲得了諾貝爾生理或醫學獎。這項技術,能夠生產高度均一的、特異性好的抗體,使得抗體類藥物的出現成為可能。在這之後,許多單克隆抗體藥物被研發出來,應用範圍還從治療外源病原體所導致的疾病,拓展到了腫瘤治療領域。
抗體藥物也成為了腫瘤治療的方案之一 | Ib intaspharma
在治療腫瘤方面,相比傳統的化療藥物,抗體藥物通常副作用較小,單次給藥作用時間長。比如利妥昔單抗(Rituximab,即美羅華)這種針對非霍奇金淋巴瘤的抗體藥物,將患者的五年存活率提升到了 50% 以上,是之前的 2 倍。對於一些往日很難治療的腫瘤,抗體藥物聯合其他藥物共同使用的療法,可以將其控制為近乎不影響正常生活的慢性病。
2018 年,諾貝爾生理學或醫學獎頒發給了詹姆斯·艾利森和本庶佑,他們研究的「免疫檢查點療法」目前已經進入腫瘤的臨床應用上,相關的抗體藥物甚至可以治癒一些已經發生癌症轉移的患者——在之前,這幾乎是完全不可能的。
詹姆斯·艾利森和本庶佑獲得了2018年諾貝爾生理學或醫學獎 | nobelprize.org
百浪多息:
開啟化學合成藥物的大門
19 世紀,科學家發現,許多疾病是由細菌感染造成的。然而,面對大多數致病細菌,我們都束手無策,直到化學學科的發展帶來了轉機——人們嘗試合成一些物質,對抗這些病原微生物。
1932 年,格哈德·多馬克意外發現,一種叫「百浪多息」的紅色染料可以保護小鼠和兔子免受葡萄球菌和鏈球菌的侵害,而非常高的劑量卻僅僅引起動物的嘔吐。他並不認為百浪多息在人身上會同樣奏效;但當時,他的女兒因為鏈球菌感染而患上敗血症,這在那個時代幾乎等同死刑,絕望的多馬克孤注一擲——驚喜的是,使用百浪多息後,女兒居然快速好轉,最終恢復健康。3 年後,嚴謹的多馬克將動物實驗和人體實驗的結果公之於眾,百浪多息成為了人類歷史上第一種人工合成的抗菌藥。後來,這種藥物由於拯救了美國總統羅斯福罹患敗血症的小兒子而備受矚目,吸引了諸多科學家投入到合成藥物的研發中。
上世紀30年代拜爾公司生產的百浪多息 | Science Museum London
多馬克於 1939 年獲得諾貝爾生理學或醫學獎,由於納粹政府的阻礙,他直到 1947 年二戰結束才拿到獎章。儘管現在,百浪多息這類的磺胺類藥物因為副作用較大已經很少被使用,但它為人類明確了化學合成藥物的方向。
青黴素:
20 世紀最偉大的發明之一
同時代發現的另一個重要的藥物是青黴素。
1928 年,亞歷山大·弗萊明在實驗室陰差陽錯地發現了青黴素,並在 1945 年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。在第二次世界大戰中,青黴素拯救了無數生命。曾經幾乎只能截肢或者等待死亡的嚴重外傷感染,曾被視為不治之症的白喉、猩紅熱、梅毒、淋病等,都因青黴素而得以有效治療。這幾乎是 20 世紀最偉大的發現之一——畢竟,能憑一己之力就顯著提升了全人類平均壽命的發現,實在是世上罕有。
一張關於青黴素治癒了淋病的廣告 | Wikimedia Commons
用生物產生的代謝物質來對抗致病微生物——在青黴素問世之後,這種思路給科學界打開了新世界的大門。1952 年,賽爾曼·瓦克斯曼因發現對抗結核病的鏈黴素而獲得諾貝爾生理學或醫學獎。時至今日,臨床上使用的抗生素已有上百種,並出現了很多人工合成的類抗生素藥物。
諾貝爾獎,尤其是生理學或醫學獎,其背後的重要藥物還有許多:
弗雷德裡克·班廷和約翰·麥克勞德發現胰島素及其對糖尿病的治療作用(1923年獲獎);
達尼埃爾·博維發現第一種抗組胺藥物(1957年);
詹姆斯·布萊克開發治療心血管疾病的普萘洛爾和治療胃潰瘍的西咪替丁(1988年);
屠呦呦提純青蒿素,是目前治療瘧疾最有效的藥物;坎貝爾和大村智發現伊維菌素,可以對抗多種熱帶地區的寄生蟲感染(2015年)。
器官移植:
從不可能到愈發完善
在器官移植技術出現之前,比如腎功能衰竭等器官衰竭疾病是無法治癒的,患者只能通過體外透析勉強延續生命。20 世紀上半葉,人們開始進行大膽的器官移植嘗試,但因為當時尚不了解的排異反應,這些嘗試基本以失敗告終。
二戰期間,外科實習生約瑟夫·默裡應徵入伍,他工作的醫院裡有非常多燒傷的士兵需要治療。然而,有些士兵的身上甚至沒有可供移植的完好皮膚,醫生不得不從其他人身上獲取皮膚進行移植。在長期的治療和觀察中,默裡推測,皮膚供體和受體之間的遺傳關係越親密,移植的成功率越高。
後來,默裡成為了一名外科醫生,但依然著迷於器官移植。他嘗試用狗進行腎臟移植手術,初步驗證了自己之前觀察到的結論。1954 年,一名 23 歲慢性腎臟炎患者被送來進行透析,他恰好還有一位同卵雙胞胎的兄弟。於是,默裡提出了一個大膽的計劃:從患者兄弟那裡摘除一個腎臟,移植給患者。在克服了倫理等層層阻礙之後,這個腎臟移植手術成功了——患者不僅恢復了健康,還娶了照顧他的護士,成為兩個孩子的父親,生活了 8 年後因為移植腎臟本身的疾病去世。默裡因此獲得了 1990 年諾貝爾生理學或醫學獎,同年和他分享獎項的是唐納爾·託馬斯,他成功進行了第一次骨髓移植,幫助病人對抗白血病。
1954年,默裡和他的團隊成功進行了第一臺腎臟移植手術 | Brigham and Women's Hospital
器官移植會發生排異反應,主要是因為人類白細胞抗原存在差異,這方面研究的先驅——巴茹·貝納塞拉夫、喬治·斯內爾和讓·多塞於 1980 年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。
當然,並不是每個人都像默裡的那位病人一樣,有同卵雙胞胎的兄弟或姐妹;要讓器官移植得以應用,還需要讓移植的器官在不同個體間具有足夠高的兼容性,例如抑制免疫系統來降低排異反應。1960 年,格特魯德·埃利恩和喬治·希青斯發現了一種叫做「硫唑嘌呤」的藥物,它可以讓兔子不對外源蛋白質產生抗體。這一藥物不僅讓默裡顯著提高了狗腎臟移植的成功率,還從 1963 年開始運用於人類腎臟的移植;目前,這依然是常見的器官移植免疫抑制劑。埃利恩和希青斯也因為一系列人工合成的藥物,獲得了 1988 年的諾貝爾生理學或醫學獎。
毫無疑問,器官移植是 20 世紀醫學技術發展的最高成就之一,也是目前治療各種器官功能衰竭的最有效手段。據統計,我國每年約有 30 萬患者等待器官移植,但僅有 1 萬多人能夠獲得移植機會。2012 年,山中伸彌因誘導多功能幹細胞的研究獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。目前,在帕金森病、糖尿病的治療中,幹細胞移植的一些實驗在動物上取得了很好的治療效果,而且完全避免了排異反應。或許,這將會是這個世紀的「器官移植」。
諾獎研究並非高高在上,它們或許正挽救著你我的性命 | nobelprize.org
諾獎成果對人類健康的影響和改變還遠不止於此。例如,對病原體的發現,決定了後續的治療方案和藥物開發——瘧疾、結核病、斑疹傷寒、庫魯病、雅各氏病、病毒性肝炎和愛滋病病原體的發現,均獲得了諾貝爾生理學和醫學獎;人乳頭瘤病毒(HPV)導致宮頸癌、幽門螺旋桿菌導致胃炎和胃潰瘍,這些發現則完全改變了人們對這些疾病的認知,治療和預防思路也隨之轉變。
諾獎成果也鋪築了醫療技術的進步。同位素示蹤、X 射線和核磁共振現象,這些諾獎研究運用於醫學檢查,可以幫助醫生做出更準確的診斷,並且發展出了放射免疫法、X 光、CT、核磁共振檢測乃至功能性核磁共振等技術,成為一些疾病診斷中必不可少的環節。
科學從來都不僅僅是一個高冷獎項、一摞艱澀論文那樣遙遠而陌生。它改變我們對世界的了解,延長生命的長度,或者拓寬生命的廣度。那些如星光般璀璨的研究,存在於需要抬頭仰望的高空,卻也同時照耀在你我身邊。
作者:Insulindian
編輯:麥麥