人物故事(1)百日咳疫苗之母
上星期在与好友闲聊时,她推荐我读一篇Smithsonian 杂志的封面文章,介绍的是法国二位女科学家发明百日咳疫苗的故事,假如不是在公共卫生领域,可能很少有人认识她们。仔细读完,不由得肃然起敬。
记忆中我小时候好象没有得过百日咳(pertussis),但早就听说过这种病的可怕。上网查阅得知,白曰咳最初的症状通常和感冒差不多,如流鼻涕、打喷嚏、轻微咳嗽、低烧之类。但轻微的早期症状,大多只能维持一两周,之后患者的病情便会加重:一阵阵地剧烈咳嗽,连续十几声甚至二十几声,咳到肺部空气几乎排尽,然后再大口大口吸气,发出呐喊般的“呼呼”声。这样的咳嗽发作每次可持续数分钟,随着病情恶化,一天可发作十几次到几十次,且夜间更加频繁。这种病虽然成年人也会感染,但主要发生在婴幼儿身上。严重的咳嗽不仅让人呕吐,一些幼小的患者还出现了窒息的状况,脸也因缺氧而变蓝,有时甚至走向死亡。比起被呼吸暂停夺去生命,有更多的患者死于并发症,特别是肺部感染。
上世纪20年代,美国每年估计约有6000个孩童因为患上百日咳而丧命,比白喉、猩红热、麻疹等等疾病导致的儿童死亡人数都要多。但直到30年代初期,还没有一种疫苗能有效预防或治疗百日咳。大萧条时期,密歇根州卫生署一间实验室的科学家去探望了许多被类似病症折磨的小孩,开始了解那种疾病的病原体,找到对抗它的武器。那时的她们大概不会想到,自己的研究会拯救多少人的生命。
诊断是第一步,由于百日咳的初期症状与感冒类似,诊断并非易事。早在16世纪,就已经有过关于百日咳这种疾病的描述。到了1906年,两位法国科学家首次分离出它的病原体,那是一种细菌,后来以其中一位科学家的姓氏命名为百日咳鲍特菌(Bordetella pertussis)。从那以后,有不少研究者都试图制造百日咳疫苗,但在实验中很少能得出一致的结果,因而收效甚微。1931年,美国医学会的药学和化学理事会甚至断言:“看来百日咳疫苗根本起不到预防作用,而在彻底患上百日咳后,哪怕用上新鲜制备的疫苗也没有治疗效果。”因此,他们撤回了所有商业生产百日咳疫苗的批准。
不过在这20多年之间,百日咳疫苗的研究并没有停止,每一点滴成果都会点燃后来者对研究百日咳的热情。那个时期的美国,每个州的卫生署都拥有专门用于细菌学分析的实验设施,研究团队也不断扩张。因此,实验室的负责人们希望能在吸收人才的过程中节省预算。而密歇根州卫生署的实验室局负责人选择的策略是:招募有才华的女性研究者,并给她们时间和经费继续深造。
大学时修读细菌学专业的珀尔·肯德里克(Pearl Kendrick),便是这样加入了密歇根州卫生署的实验室。她在1926年被派往实验室局在大急流城(Grand Rapids)新开的分部;而后开始在约翰霍普金斯大学读博,并在1932年拿到博士学位。
肯德里克博士毕业后回到大急流城,当年百日咳正在城中肆虐,有不少孩童感染,于是她叫上实验室的另一位科学家格蕾丝·艾尔德林(Grace Eldering),在完成日常分析工作之后,一起研究百日咳。艾尔德林和肯德里克一样,也是实验室局在增员计划当中招募的女性研究者,而且她本人在5岁时,曾经受过百日咳的折磨。
珀尔·肯德里克(Pearl Kendrick)
格蕾丝·艾尔德林林(Grace Eldering)
肯德里克和艾尔德林的第一个目标是实现快速、准确的诊断,以便及时隔离感染者。为了达成这个目标,必须先取得病原体的样本,科学家和当地医生与卫生部门建立关系,当医生所在的社区出现百日咳感染者时,她们便前去拜访那些饱受摧残的家庭,收集病原菌。艾尔德林日后回忆说:“我们在了解那种疾病的同时,也了解了抑郁症。”
当然,参与采集的不止这两位研究者,团队里还有医生、护士等等其他人员。收集样本用的工具叫“咳嗽板”(cough plate),是底部涂着培养基的培养皿。人们把咳嗽板举到离自己远一点的地方,让患者对着它咳嗽,这样病原菌就可以留在培养皿上。
回到实验室后,研究者将收集到的细菌培养成适合分析的菌落,再和过往研究中呈现的百日咳鲍特菌做比对,确认了自己观察到的某一种细菌正是百日咳的病原体。她们在报告中写道,那种细菌是“光滑的,凸起的,闪闪发光,像珍珠一般,几乎是透明的”。
研究团队还修改了当时标配的培养基,让百日咳鲍特菌能在咳嗽板上迅速增殖,如此一来便可以将咳嗽板作为常规诊断工具来使用。此后,科学家便把咳嗽板提供给当地医生,为他们提供诊断服务。
在这项研究中,团队除了开发出诊断工具,还有一个额外的发现:在感染的前3周,儿童咳嗽时呼出的百日咳鲍特菌,足以感染其他儿童;大多数感染百日咳的儿童,到第4周就无法传染他人;而在5周后,90%的患儿对他人来说已无风险。
这个发现十分重要,可以帮助官方更加科学地确定隔离期限。大急流城卫生部门依照团队的建议,对患者实施隔离35天的政策,如果连续两个咳嗽板都显示阴性,在出现症状的第28天即可结束隔离。
诊断只是第一步,而研发出有效的疫苗,则是下一步。从1933年起,肯德里克和艾尔德林借鉴了曾经在法罗群岛控制住百日咳疫情的科学家马德森(Thorvald Madsen)的方法,以及其他几位曾经研制过百日咳疫苗的科学家的经验,开始了疫苗研发。
简单来说,研究者利用硫柳汞(Thiomersal)这种灭活剂,在冷藏室中处理了百日咳鲍特菌,处理时长超过一周。然后,科学家把灭活的致病菌注射到实验动物的体内进行安全性测试。除此之外,考虑到从感染的不同阶段提取的细菌,引发的免疫反应可能有强有弱,她们还将不同版本的疫苗注射进自己体内,以验证疫苗的安全性。
这些实验初步验证了疫苗的安全性,接下来就需要一些人类志愿者来参与疫苗接种试验。研究人员努力说服居民参与大规模试验,也通过当地卫生部门,将妇女组织、教师家长协会以及健康诊所都协调起来,共同提升市民参与的积极性。试验开始时,已有不少家长自愿带孩子前来接种。
至于对照组从哪里来,肯特县福利救济委员会统计了当地儿童的百日咳感染情况,以及接受治疗的情况。如此,研究团队便能够有针对性地选择没有接种疫苗的对照组,将儿童的年龄、性别、居住地区都与实验组匹配起来。
在试验过程中,市卫生部门会定期去两组儿童家中收集信息,了解他们与感染者有无接触,并用咳嗽板检测他们是否感染。在1934~1935年的第一轮试验中,共有1592 名儿童参加,其中712名儿童参与接种,每人接受4次注射,其余880 名儿童为没有接种疫苗的对照组。在为接种组施打疲苗后,二位科学家非常紧张,害怕接到电话,听到不良反应,所幸后来并未发生。试验结果数据显示,接种组只有4人感染了百日咳,且症状轻微。相比之下,没接种疫苗的对照组有63人感染了百日咳, 且感染者都经受过连续咳嗽的折磨,其中53 例属于重症。
这项试验让科学家看到了希望:自己的疫苗或许真的保护了那些孩子。后来,他们又继续进行了为期更长的试验。从1934~1937年,对1000名接种儿童和1000名未接种儿童(且起初未感染)的统计数据显示:接种组有56人感染百日咳,对照组则有300余人感染。
数据令人心动,却也遭受了不少质疑,因为其他一些流行病学家也用他们自己的百日咳疫苗做过类似试验,但得出的结果是没有保护力。对比研究报告,又无法看出是什么因素造成了巨大差异。于是,美国公共卫生协会负责人韦德·汉普顿·弗罗斯特(Wade Hampton Frost) 介入了审查。
起初,弗罗斯特抱着挑错的心态去到大急流城,认为不会有什么对照实验能满足标准。但最终,他支持了肯德里克与艾尔德林的研究成果,认为她们的数据可能展现了疫苗一定程度的保护力,这虽然不能成为最终结论,但至少可以作为后续研究的基点。
而随着研究成果的发布,受到鼓舞的家长们蜂拥而至,希望自己的孩子也能参加日后的试验。与此同时,研究团队也得到了当时的第一夫人埃莉诺·罗斯福的支持。在进一步的试验当中,科学家将原本的4剂调整为3剂,依然获得了类似的效果。1938年,儿童用的百日咳疫苗在密歇根州开启了大规模生产,并在两年后推广到了全国。
到这里,故事还没有结束,为尽量减少儿童生命早期给予如此多的不同疫苗,她们开始研究白喉,破伤风和百日咳联合疫苗,使疫苗标准化。1942年,肯德里克和艾尔德林首次推出了白喉-百日咳-破伤风联合疫苗。
疫苗出现之后,美国的百日咳发病率和死亡率都出现了显著的下降。1934年,每10万居民当中,平均有209例发病,5.9例死亡。到了1948年,疫苗投入常规使用5年后,每10万居民当中仅有51例发病,死亡案例则是每10万人中不到1人。后来,肯德里克又成为世界卫生组织的顾问,在不同国家建立起疫苗项目。
二位科学家的成功与她们的信念,努力,坚持紧密相关。肯德里克告诉记者,我从来不认为有任何事是我不能做的"I never thought there was anything I couldn’t do “ ,她对自己承担的每项任务都是一心一意。二位科学家一直坚信可以制造出成功的疫苗,她们千方百计想办法去做,极其努力地工作,把大规模实地研究作为她们午夜工作的一部分("our midnight work“),她们找到了以羊血代人血作培养基(culture medium)的实验方法,便于扩大扩展测试计划,在高位人士的激烈批评前,使用新技术设计了试验方法并以其结果证明他们的观点是正确的,他们为现代百日咳疫苗接种奠定了基础。
1980年,肯德里克去世,她的一位同事密歇根大学公共卫生学院的院长理查德·雷明顿(Richard Remington)估计,仅在美国,百日咳疫苗就挽救了数十万人的生命。到目前为止,它可能在全球范围内达到数千万。这是流行病学的统计结果。理查德·雷明顿说:究竟有谁是因为接种了疫苗才免于感染,我们可能连一个确切的名字也说不出来,但如果没有她们的疫苗,又有多少人会死于百日咳?
然而如此巨大的成就并没有让肯德里克和埃尔丁成名,这似乎令人惊讶。两位女性都拥有约翰霍普金斯大学的博士学位(埃尔德林于 1942 年获得博士学位),多年来,她们共同撰写了数十篇论文。但他们是非常私密的,从不打算让工作成就与她们个人掛钩。"所有这些医学突破都是许多人努力的结果,” 1985 年,有一位记者想知道为什么他们的疫苗没有如脊髓灰质炎疫苗以发明者的名字被称为 Salk 疫苗那样被称为Kendrick-Eldering 疫苗?"我们不赞成这个想法,” 肯德里克告诉记者说,“因为涉及的人太多,我们不想要唯一的功劳。你必须在疫苗上写上一串名字。”。在 1970 年代,当女权运动正在关注女性被忽视的贡献时,肯德里克和埃尔丁收到了邀请在 NBC 的“今日”节目中受访,但她们礼貌地拒绝了。对于肯德里克和埃尔丁而言,她们就是想要挽救孩子们的生命,做到了这一点,既使被忘记,她们仍感到满足。
如果不是大急流城郊外的大谷州立大学历史教授卡罗琳·夏皮罗-沙平,肯德里克和埃尔丁的贡献可能会被遗忘。在 1990 年代,她听到当地妇女谈论 肯德里克和埃尔丁的实验室,便去深入了解了她们的故事,最终在学术期刊上发表文章。
夏皮罗-沙平采访的退休实验室技术人员之一是洛尼·克林顿·戈登(Loney Gordon),疫苗试验成功,也有她的功劳。她是一名非裔美国女性,拥有家政学和化学学士学位,但无法在大急流城找到营养师的工作。准雇主称赞了她的资历,但解释说他们认为厨师不会接受黑人女性的命令。一位朋友向肯德里克提到了她的困境,肯德里克将她请进了自己的团队。为她提供了实验室的工作。 戈登在团队中的职责,是从许多不同的百日咳鲍特菌菌株当中,找到最强大、最适合成为疫苗的那个菌株,一种百日咳菌株的毒性可能是另一种的 10,000 倍,找到合适的菌株对于改进疫苗至关重要。为此,她尝试了数千种培养物,用她自己的话说:“看了几百万个培养皿,眼睛还在真是个奇迹”。
洛尼·克林顿·戈登(Loney Gordon)
一天早上,她开始工作时有一种感觉,“今天会是特别的一天。”她开始整理盘子——突然间,她找到了。 “我的上帝,它是如此之大,如此清晰,”她后来回忆道,描述了细菌吞噬周围培养基中血液的光环。 “它只是对我说:‘我在这里。’” 她把那个盘子送去给肯德里克和埃尔丁观察,她们一遍遍地重复了整个过程,确定了它就是要找的那个菌株。对疫苗的研制,戈登作出了重要贡献,但除了这次采访外,没有其他关于戈登贡献的记录。和其它曾在实验室工作的人一样,戈登对参与拯救生命的工作充满感激之情。
在这个世界上,有那么一些人,兢兢业业,用其一生,完成了重大的发现发明,影响了整个人类,但鲜少有人知道她们。正是这个鲜为人知,更增加了我对她们的景仰,如此高大,却如此低调,她们的名字,应该被永远铭记。
当今新冠病毒肆虐,但有了新冠疫苗,死亡率和重症率大大下降,疫情得以缓解,整个人类都由此受益。作为疫苗的直接受益者,对那些疫苗背后的科学家和研究者们的辛苦劳动和付出,由衷地,心怀深深的感激。
医学研究影响人类,医务工作救死扶伤,感激这些人的付出。