一次疏忽，催生了人類歷史上第一支減毒疫苗 | 商周專欄
撰文｜商周
1854年，32歲的法國里爾科學(xué)院院長巴斯德在一次公開演講里說出了一句廣為流傳的名言：“機會只青睞有準(zhǔn)備的頭腦！”
那次演講的主題是科學(xué)理論和應(yīng)用的關(guān)系，為此巴斯德舉了一個電報發(fā)明的例子：
“您知道電報--現(xiàn)代科學(xué)最奇妙的應(yīng)用之一--是什么時候第一次看到曙光的嗎？那是值得紀(jì)念的1820 年，丹麥物理學(xué)家奧斯特手里拿著一根銅線，將其兩個末端連接到伏打電池的兩極。當(dāng)時在他的桌子上有一根安放在軸上的磁針，他突然看到（您會說是偶然的，但機會只青睞有準(zhǔn)備的頭腦）磁針的指向發(fā)生了改變。也就是說載有電流的電線使磁針偏離其原本的位置。先生們，這就是現(xiàn)代電報的誕生的起點...... 在奧斯特做出一發(fā)現(xiàn)不到 20 年后，電報這一神奇的發(fā)明就出現(xiàn)了。"
這就是“機會只青睞有準(zhǔn)備的頭腦！”的來源，巴斯德用它來贊美奧斯特的睿智。
這句名言其實同樣適合巴斯德自己。在他所作出的一系列的重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明里，不少就是“機會只青睞有準(zhǔn)備的頭腦”的結(jié)果。其中最有代表性的例子，應(yīng)該是減毒疫苗的發(fā)明。
1. 尋找“兇手”
禽霍亂也叫禽出血性敗血癥，包括雞、鴨、鵝等多種家禽都對這一致死性疾病易感。一旦這一瘟疫流行，總會給法國的家禽業(yè)帶來巨大的損失。
1879年，巴斯德開始了關(guān)于禽霍亂的研究。巴斯德的最初目的，就像他研究其他傳染性疾病一樣去鑒定導(dǎo)致禽霍亂的病原體。三年前，德國微生物學(xué)家羅伯特-科赫發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致炭疽病的兇手：炭疽桿菌。這一發(fā)現(xiàn)成為了病原微生物學(xué)的開端，也為鑒定病原體提供了標(biāo)準(zhǔn)，即后來的“科赫法則”。
根據(jù)“科赫法則”，病原體的鑒定必須符合以下四個條件：
1. 這種微生物在患病的動物上存在，而健康的個體上沒有。
2. 這種微生物可被分離并在培養(yǎng)基中進行體外培養(yǎng)。
3. 體外培養(yǎng)并純化的微生物在接種至健康動物身上后，能讓健康動物患上相同的病癥。
4. 被接種并患病的動物身上能再次分離這種微生物。
巴斯德并不是第一個研究禽霍亂病原體的人。
1869 年，法國阿爾薩斯地區(qū)的獸醫(yī)莫里茨就注意到那些死于禽霍亂的雞的尸體上存在一些“微小的顆?！?。由于那時科學(xué)界對病原微生物幾乎一無所知，這一觀察也就被忽視了。
等到科赫發(fā)現(xiàn)了炭疽桿菌之后，意大利的的獸醫(yī)佩龍西托開始了他的禽霍亂研究。1878 年，在顯微鏡下檢測病死的雞的樣本時，佩龍西托觀察到了一種外觀像小斑點狀的細菌，并將它的外形繪制了出來。這就是導(dǎo)致禽霍亂的兇手，但佩龍西的發(fā)現(xiàn)也就到此為止。
就在佩龍西托研究禽霍亂的同時，法國圖盧茲獸醫(yī)學(xué)校的教授圖桑也在開展禽霍亂的研究，而且他走的比佩龍西托更遠。為了證明含有該微生物的血液的毒性，圖桑將死于禽霍亂的雞的血液接種到健康的雞身上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)被接種的雞果然感染了這種疾病。
但要鑒定出其中的病原體，他需要向科赫那樣在體外將微生物傳代培養(yǎng)和純化，然后再接種到健康的動物身上驗證它的致病性。為了培養(yǎng)這種微生物，圖桑使用了適合炭疽桿菌培養(yǎng)的中和尿液。但不幸的是，它并不適合禽霍亂病原體的生長。圖桑接下來將培養(yǎng)液換成了含有酵母的水，但結(jié)果還不如之前的中和尿液，于是只好放棄。
1879年，巴斯德從圖桑那里得到了一只患病的公雞的雞頭，開始了他的研究。
巴斯德在嘗試了幾種不同的培養(yǎng)液后，就找到了最佳的體外培養(yǎng)液：用鉀堿中和并在 110°C 度下加熱滅菌的雞軟骨肉湯。在這種培養(yǎng)液里，禽霍亂病原微生物能夠很好地生長繁殖。而且這樣體外培養(yǎng)并純化的微生物有著很強的致病性：
“這種微生物的毒力是如此之大，最近培養(yǎng)的最小一滴，加上幾塊面包屑，就足以殺死一只雞。以這種方式喂養(yǎng)的母雞通過適合微生物生長的腸道感染疾病，并迅速死亡?！?/section>
就這樣，巴斯德發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致禽霍亂的病原體：多殺性巴氏桿菌。
2. “過期”的培養(yǎng)物
如果不是一次實驗室的意外，巴斯德關(guān)于禽霍亂的研究也就到此為止。
通常來說，要培養(yǎng)多殺性巴氏桿菌，每 24 小時需要換一次培養(yǎng)液。這種情況下培養(yǎng)出的多殺性巴氏桿菌不僅生長良好，而且一直保持著很高的致病性。
但在1879 年夏天，因為實驗室工作人員的休假，一瓶多殺性巴氏桿菌的培養(yǎng)物被無意中遺忘在了那里。細心的巴斯德并沒有將這瓶“過期”的培養(yǎng)物直接扔掉，而是順便測試了一下它的毒力。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)被接種這些“過期”的多殺性巴氏桿菌的母雞雖然也生病了，但隨后沒有像接種正常培養(yǎng)的病菌后那樣死亡，而是很快就康復(fù)了。
對于這一結(jié)果，一個自然而且合理的解釋就是那些“過期”的多殺性巴氏桿菌的毒力下降了。
但巴斯德想得更遠，他繼續(xù)做了一個關(guān)鍵的實驗：重新培養(yǎng)了一些新鮮的多殺性巴氏桿菌，并將這些毒力正常的細菌接種到之前那些康復(fù)了的母雞上；做為對照，一些剛從市場上買來的母雞也被接種了這些新鮮的細菌。
更加意外的結(jié)果出現(xiàn)了：那些之前康復(fù)了的母雞在接種新培養(yǎng)的多殺性巴氏桿菌后非常健康，而新買來的母雞在接種后卻患病死亡了。
面對這一有趣的結(jié)果，巴斯德想起了八十年前英國醫(yī)生愛德華·詹納發(fā)明天花疫苗的故事。
1796 年，詹納將牛痘接種到一個 8 歲的男孩身上，男孩在接種后出現(xiàn)里輕微的感染牛痘的癥狀，但不久后就痊愈了。后來詹納再給這個小男孩接種人痘（即天花病毒)，小男孩沒有出現(xiàn)典型的人痘接種反應(yīng)，而且暴露在有天花病毒的環(huán)境里也沒有染上天花。換句話說，這位小男孩因為牛痘接種有了對天花的免疫力。
雖然巴斯德實驗里用的是雞，詹納接種的是人。但兩者相似的過程，即先接種非致命的病原誘導(dǎo)輕微的癥狀，等痊愈后對致命性病原有了免疫力。就在在這樣的類比里，巴斯德看到了希望。
3. 減毒疫苗的發(fā)明
詹納發(fā)現(xiàn)的天花疫苗挽救了世界上無數(shù)的生命，并且導(dǎo)致了后來天花病毒的滅絕，但詹納的成無法復(fù)制。
牛痘之所以能成為天花疫苗，是因為牛痘病毒和天花病毒有著高度相似的免疫原性，讓針對牛痘病毒的免疫反應(yīng)對天花病毒同樣有效；而同時牛痘感染人之后只會導(dǎo)致輕微的癥狀，不像天花那樣致命。所以將牛痘病毒接種到人身上，人在出現(xiàn)了輕微的癥狀的同時獲得了對天花病毒的免疫力。
但在自然界，幾乎沒有疾病能夠像天花一樣有牛痘這樣的伙伴。所以，要使用疫苗這一強大的武器來預(yù)防傳染性疾病，必須另辟蹊徑。
就是從禽霍亂研究的那個偶然發(fā)現(xiàn)里，巴斯德看到了一種在實驗室里制備疫苗的策略：通過接種毒性降低了的病原微生物，讓動物和人患上輕微的疾病的同時獲得對該疾病的免疫力。
為了實現(xiàn)這個方案，巴斯德要去摸索高效的減毒方法，獲得足夠的減毒多殺性巴氏桿菌。巴斯德首先解決的是制備工藝。雖然那次偶爾的事故中減毒病原體的獲得是因為暑假期間沒有更換培養(yǎng)液，但這個耗時過長的工藝不是獲得減毒病原體的最有效的方案。
通過測試不同的培養(yǎng)條件，巴斯德發(fā)現(xiàn)讓多殺性巴氏桿菌減毒的關(guān)鍵因素是氧氣，因為在完全封閉的燒瓶里培養(yǎng)的細菌總能保持它的毒性，而用棉花封閉瓶--即允許空氣進入--的燒瓶所培養(yǎng)的細菌的毒性則會逐漸降低。因為這一發(fā)現(xiàn)，巴斯德找到了制備禽霍亂減毒疫苗的方法。
為了驗證這些減毒后的多殺性巴氏桿菌作為疫苗的效果，巴斯德購買了 80 只雞來開展他的接種實驗。
其中 20 只被直接接種了毒性強的多殺性巴氏桿菌，結(jié)果這 20 只雞正如預(yù)期的那樣出現(xiàn)了死亡。
而剩下的里 60 只雞則先接種了不同劑量的減毒禽霍亂疫苗，然后再接種毒性強的多殺性巴氏桿菌，結(jié)果證明它們都受到了不同程度的保護，而且接種減毒禽霍亂疫苗的次數(shù)越多，疫苗保護作用也越明顯。
1880 年 4 月，巴斯德在《科學(xué)院通報》上發(fā)表了這篇論文，公布了自己的發(fā)現(xiàn)。
禽霍亂疫苗是繼天花疫苗之后的第二支疫苗，也是歷史上第一支減毒疫苗。和詹納的疫苗無法復(fù)制不同，巴斯德的減毒疫苗為疫苗的研發(fā)提供了一個可以效仿的模板。
4. 投身疫苗領(lǐng)域
在巴斯德的研究生涯里，出現(xiàn)過多次的領(lǐng)域的跨越：最初研究化學(xué)晶體，到接下來解密酒精發(fā)酵，然后挑戰(zhàn)自然發(fā)生學(xué)說，再去尋找蠶病的秘密，最后自然地進入了病原微生物領(lǐng)域……
因為一瓶“過期”的多殺巴氏桿菌，巴斯德這個有準(zhǔn)備的頭腦發(fā)明了減毒疫苗。也從這是開始，巴斯德的研究領(lǐng)域再次發(fā)生了切換。
在 1880 年 5 月發(fā)表的一篇論文的開頭，巴斯德就寫過這么一段話：
“當(dāng)開始進行現(xiàn)在占據(jù)我注意力的研究時，我正試著圖將生源論擴展到某些常見的疾病研究中。我不知道我什么時候能回到這項工作中去。因此我希望看到其他人繼續(xù)進行這項工作，我冒昧地將它以目前的狀態(tài)介紹給大家?！?/span>
這里寫到的“占據(jù)我的注意力的研究”指的是減毒疫苗的發(fā)明。從那時開始，巴斯德將自己的余生交付給了這一領(lǐng)域。于是人類有了炭疽病疫苗、豬紅皮病疫苗以及人類的狂犬病疫苗。
