雅美之途
教育，人文，社会
Louis Pillemer。照片来自Journal of Immunology。
最近的一个合作研究非常有趣，涉及领域里的经典故事，曾经在学界广泛流传，精彩程度几乎可以拍成好莱坞的电影。1980年美国免疫学家协会主席Irwin Lepow在他的任职演讲中说出过那段往事，他是当事人的学生。我还记得William Ratnoff就此写过科学史的论文，在芝加哥大学出版的关于生物医学与社会的论集中发表。这个故事告诉我们：有些创造性的科学天才本身就是精神病患者。我朋友更是对我说，大量著名作家也患有bipolar（躁狂与忧郁合并症)。
在我们不知道体内存在淋巴细胞的时代，科学家的大部分时间是研究血清的两种免疫成份：抗体和补体，补体以辅助抗体杀伤病原微生物而得名。人类开始知道抗体能够通过与抗原结合成的免疫复合物活化补体，也就是现在我们知道的补体活化的经典途经，通过补体的C1，C2和C4。这个概念被出生在南非的美国科学家Louis Pillemer（匹勒默）颠覆或修改, 但是这个过程历时近20年，有人还因此付出了生命的代价。匹勒默和同事观察到，如果将血清与能够活化补体的真菌膜成份Zymosan混合，在低温（摄氏17度）孵育后离心，那些存留在血清中的C3则不能在摄氏37度的条件下活化。匹勒默推测有种因子被Zymosan移走了，而把该因子从Zymozan洗脱下来后再加回去则能恢复C3在37度下的活化。匹勒默把这个因子命名为Properdin, 源于古拉丁语Perdere, 为催毁的意思。这样他们发现了一种叫Properdin的蛋白能够在沒有抗体的情况下活化补体，并且是奇迹般和自发性地活化。这种内在的机制（神创论者会说是上帝设计的), 可以不断地输送裂解的免疫分子去监视随时入侵的病原菌。匹勒默将此机制称为Properdin系统，也就是我们现在熟知的补体活化的旁路途经。旁路只是相对于经典途经而言，实质上旁路要重要得多。现在认识的旁路途经更加古老，因为经典途经需要抗体所以是进化得较为高级的产物。因为旁路途经可以扩展其他两个补体的通路，有人甚至认为80%左右的补体活化与它相关，我们可以此欣赏匹勒默的贡献有多么大。
匹勒默将他们的发现于1954年发表在《Science》上，那是我们的免疫学知识十分缺乏的时代，根本没有所谓淋巴细胞介导的细胞免疫这一说法，人类也只知道用酒精去分层蛋白质。他们的论文造成轰动，《纽约时报》和美联社都大幅报道，外行的报道把该实验结果描写成人类找到了抵抗病菌的神奇武器。《纽约时报》甚至为此罕先地发表社论，匹勒默顿时成为科学明星，风光无限，踌躇满志。他的学生后来辩称，匹勒默本人没有提供材料为媒体的热度加油，这个辩词很难让我接受。中国向来有捧杀之说，这对于一个精神不稳定的人其实是灾难，尤其当他脆弱的神经根本无法面对科学界惯有的残酷质疑的时候。
匹勒默的经历相当传奇，他虽然出生于南非，但是为美国中西部人，一岁时随父母移民美国，长在肯德基。从现存的照片似乎看不出来，但是他小时候肥胖和天生的结巴，这两项使他备受歧视。他求学的路也十分不顺，从这些他不断入学、退学或被要求离开的学校名单就可以看出：俄亥俄州立大学、西弗吉尼亚的Marshall学院以及宾州的Franklin and Marshall学院。他没有在这上面的任何大学或学院里毕业，他纯粹就是一个屡学屡败的人。他靠打橄榄球读OSU，第一学期就失败；后去西弗吉尼亚读半途书。又去杜克打球，他在杜克读完了本科，然后入读杜克医学院。他在杜克医学院顺利时，第二年参加医生执照考试的成绩为全美国的第二高分，他无疑拥有聪明基因。但是好景不长，他的情绪开始严重不稳，加上酗酒，在杜克医学院的第三年遭遇开除。他为了谋生去参加医学考试，这样允许他在肯德基的乡下在没有MD的情况下也能行医，条件是必须是20英里开外没有正规的医生，价格为50美分看诊一次病人。这期间他患有严重的抑郁症，他并不享受那样的生活。
他的姑姑认识Western Reserve大学病理研究所的头，经家人的牵线使他重回学术界，这个后门几乎救了一位科学天才，证明当时美国科学界是相当灵活机动的。匹勒默明摆着拥有精神方面的毛病，精绪不稳定，曾经被杜克医学院除名，百年老校Western Reserve仍然接纳他读博士，并且留下来很快成为生化的正教授，他还在哈佛学到当时先进的蛋白质分离技术。现在的Case Western University是在1967年由Case Institute of Technology和Western Reserve University合并而成，为理工加人文的综合性大学, Western Reserve（1826年）的创办更是早到当时必须称俄亥俄为西部的时候。当时Western Reserve和纽约哥大曾经是美国实验生物学的重要中心，匹勒默的成功更是增加了那里的热度，访问者不断。据说匹勒默的好多实验是在脑袋里先完成的，然后在试管中进行，结果好时他欣喜，结果坏时他抑郁，甚至莫名其妙地消失几天。我翻阅史料时，很吃惊地发现他这样的人还结婚和拥有做技术员的太太。
正当匹勒默的Properdin系统风光时，耶鲁的Robert Nelson向他发动攻击，Robert以前在DC周围的军队医学研究所，后来去了迈阿密大学。Nelson的实验发现：匹勒默半纯化Properdin的过程会活化经典途经的早期补体蛋白, 更要命的是Properdin提取物中还含有抗Zymosan的抗体。身为休斯研究员的Nelson也不是省油的灯，先在学术会议上, 后在J Exp Med（JEM, 1958年）正式成文称匹勒默的Properdin系统可能是错误的，为污染了的抗体造成的假像，因为应用匹勒默粗提Properdin的方法发现提取物中含有抗体，并且血清与Zymosan混合后还能消耗C1, C2和C4等经典途经必须的补体成份。也就是说科学证据说明，匹勒默因为技术不过关把看到的经典途经当成了新的发现，这里还存在Nelson在公开场合对匹勒默的攻击，有些甚至是人生的攻击：你那水准居然炮制了新发现，这类言语应该可以想象。当时科学界迅速有人跟进研究，数个研究组连续发表至少六篇文章支持Nelson的观点，包括Nature和Science的文章。时为全球最著名的补体学家Manfred Mayer从起始就协助Nelson建立方法，然后参与强烈质疑匹勒默的Properdin学说，美国学界从开始接纳Nelson的观点到完全否认匹勒默学说的时间很短，似潮来潮往，几年后Properdin系统被嘲讽为“来自Western Reserve的假象（artifact）”。当时基本上没有欧洲人发言的机会，因为他们在战后重建中，他们的学者都往美国跑，但是欧洲人在观看美国人内斗后倾向于同情匹勒默。
科学家里面争强好胜者不少，匹勒默本身就有精神病，经受不起同行的这般质疑，陷入深度抑郁。他在Western Reserve自己的实验室里，喝了大量barbiturate，于1957年8月31日自杀身亡，而barbiturate为当时常用于补体实验的试剂。这匹勒默也太脆弱了，他居然死在Nelson的正式论文发表之前, 虽然他的自杀事件确实发生在从1957年补体领域的会议回来后不久。他去世时年仅49岁，还有四个年幼的儿子。当然我们应该说匹勒默为因抑郁症而自杀，多少来自疾病本身，多少来自科学竞争对手，则很难判断清楚。
匹勒默死后，他的学生Lepow被研究所所长留下继续整理和核实了匹勒默的研究课题，在随后的四年中发表了九篇论文，其中七篇署上已经去世的匹勒默的名字。他们一直坚持自己的观点并以实验结果参与争辩，直到1968年正式纯化出十分复杂的分子量为220,000的蛋白质Properdin。他们发现以前污染的抗体被移除后，并不能改变Properdin系统的活性。他们真是幸运，他们看到的假象和自己认为的结果并存，而后者最终被证明是正确的。原因为多方面的，其实后来发现在某种条件下，抗体也能活化补体的旁路途经，只是Nelson发动攻击时不知道这个事实罢了。匹勒默丝毫不让步，学生Irwin Lepow曾经劝他放弃学说未果；匹勒默本身是个被Western Reserve豁免不用给学生上课的结巴，聪明的结巴会怎么用词可以想象，他应该是个糟糕的交流者。我们不知道匹勒默的反击方式，但是Mayer后来回忆匹勒默的行为让学术界更加怀疑他。
直到时间推移到了七十年代，随着蛋白纯化技术的不断进展，新的补体蛋白陆续被鉴定出来。在美国Scripps的德国人Müller-Eberhard和哈佛的Frank Austen (包括Fearon)的研究组找到独立于抗体的蛋白FB, 原来这FB就是以前被认为污染了的C1和C2, 而与Properdin一样对hydrazine敏感的C4实际上是C3，也是当时匹勒默假说中预测的Factor A。后来发现蛋白酶FD能切割FB, 这样C3和FB形成的转换酶参与活化补体，而匹勒默发现的Properdin能够使酶解过程更有效，因为Properdin的功能是使旁路转换酶（C3bBb）的半衰期成倍地延长。从生化角度，Müller-Eberhard和哈佛的Austen几乎证明匹勒默的所有结论是正确的，匹勒默只在一个细节上存在误差。加上Michael Frank的组发现补体仍在C4缺陷的豚鼠中活化，以及CVF绕过经典途经活化补体。在Mayer的支持下，有研究组显示内毒素（LPS） 可以在完全没改变早期补体成份C1,C2和C4的情况下活化补体。所以这些研究组从不同角度重新发现和确立了补体的旁路途经，但是那时匹勒默己经死了十几年了。从这里的描述可以看出，匹勒默发现的Properdin还不是旁路途经中最关键的成份，有时是可有可无的，但是他建立的Properdin系统本质上就是说的旁路途经的事。Müller-Eberhard也是只要科学不要家的典范，酒徒死于酗酒，他为自视相当高的人物，为美国科学院在院士没有注水膨胀前的院士。他的文章惯用“绝对需要”，我们近期文章应该是修正了他的一个经典科学结论。
这场科学决斗以一位著名科学家的死亡而成为传奇故事，也记录了Robert Nelson的勇敢挑战，据说他后来也住进过精神病院，但是我们还是应该将功劳也给予那些基于实验证据的反对派，因为他们在某种程度上刺激和推动了科学的发展。至于他们的私生活，开放的美国科学家著文时都说不易谈及，属于相当浪荡的那种，与Virginia Woolf等上世纪初的英伦自由派作家们可以比美。
这是作为免疫学家的Robert Nelson。西部牛仔般的英俊，他的八卦故事多并不奇怪。他不去好莱坞演电影而在免疫学领域攻击人，可点可惜。Nelson到最后仍然小看匹勒默和他的同事们，在1978年写给史学家的信中他还在指责匹勒默阵营故意（deliberate） 展现实验结果以使自己显得那么优异。Nelson贡献广泛，包括参与发现其他补体成份，以及涉及巨噬细胞的功能研究。照片上面的来自Irma Gigli, 为Müller-Eberhard还健在的妻子；下面的来自Neil Cooper。
Manfred Mayer。开始支持Nelson并且参与质疑匹勒默的Properdin学说，但是后来在实验证据面前首先提出补体旁路途经的概念。美国免疫学家协会前任主席，照片来自AAI。
Hans Müller-Eberhard。当年美国免疫研究领域影响深远的科学家，发现C3作为重要血清成份可以活化和裂解成小片段，从生化基础上奠定了旁路途经，包括发现FB和分解出其他补体成份。他家以前就是姓Muller, Hans的哥哥Eberhard在二战的俄罗斯东线阵亡后，他父亲把家族姓氏改成Müller-Eberhard。照片来自Neil Cooper的文章，下面照片为Müller-Eberhard在上世纪七十年代作为免疫系主任在Scripps领导的补体研究组。那年头教授爷们站着，女士们下跪。
匹勒默的学生Irwin Lepow。Properdin学说的继承人，他在匹勒默去世后完善了他的研究工作并且全部发表，随后自己成功纯化出Properdin蛋白质。他在1971年的补体会议中担任大会主席时，成功将Müller-Eberhard的最新研究结果解释为与匹勒默的Properdin学说一致，匹勒默终于在去世十四年后，通过他的学生为自己昭雪。Lepow在Western Reserve做到正教授后去新办的康州大学医学院做系主任。担任过美国免疫学家协会主席，本文的一些史料来自他在那里的主席演讲。他也在一些药物公司担任过执行官，为与Nelson好斗性格很不同的人。照片来自Journal of Immunology。
Robert Nelson反驳匹勒默的JEM论文。
