第十二章 带着肥牛犊来这里
刚开始时,获得牛痘疫苗还是个问题。也正是因为身边没有牛痘来源用于研究以获取进一步的证据,詹纳在为詹姆斯·菲利普斯接种牛痘两年后,才得以出版《研究》一书。现今,“真正的”牛痘感染仍不多见(英国1960年至1973年间的记录只有4例),病毒学家德里克·拜克斯伯认为在19世纪的英国,牛痘可能也很罕见。
拜克斯伯曾写道:“据我们了解,在欧洲以外的地方没有发现牛痘。”难道牛痘,或是类似牛痘的病症从来没有在世界上其他地方出现过吗?我们知道在15世纪,中国人将水牛身上的牛虱焙干碾碎,制成药丸服用,用来防治天花。200年后,又出现一种将牛虱同大米混合食用防治天花的药方。爱德华斯的报告中说洪保德和詹姆斯·布鲁斯分别在墨西哥和俾路支斯坦发现当地人历来也相信牛痘能保护挤奶工人不得天花。1804年,巴尔密斯率领的远航队报告说在墨西哥和加拉加斯(委内瑞拉首都)发现了牛痘。1832年,在孟加拉有人成功地实施了牛痘接种,疫苗似乎来自当地患病的牛群。1882年,在美国宾夕法尼亚州出现了据传是自然发生的牛痘感染,人们用这些牛痘创建了一个牛痘疫苗养殖场,这就是怀斯实验室的前身。
最初詹纳认为,牛痘的出现是由于接触过马踵炎的牧马男工给牛挤奶造成的,在只有女人挤牛奶并且奶牛接触不到马踵炎的时候,挤奶女工是不会患上牛痘的。因此,尽管人们一直认为詹纳仅仅注意到了挤奶女工对人痘接种不产生免疫反应,但詹纳在《研究》中收录的例子很多还是男性受试者。詹姆斯·摩尔曾这样写道:打铁匠、蹄铁匠以及挤奶工常常对人痘接种没有反应,但詹纳看到3个感染过马踵炎而不是牛痘的男工对人痘接种有疑似免疫反应,于是他认为马踵炎在传染给牛后,变成了更加可靠的疫苗。
这种认为牛痘源自马踵炎的观点引发了无休止的争论。乔治·皮尔森对这一观点作了严厉的批驳:
不过是因为恰巧有些情况下这两种病同时在同一农场中流行,而且在这个农场里同一个工人除了看马还要挤牛奶,这种巧合不足以支持这一结论的成立。
他认同帕里医生写给他的信中的观点,即“不能武断地说牛痘是从马踵上发展起来的”。
很可能就是这股批判的旋风使得詹纳在他后来出版的小册子中摈弃了这一部分的理论。然而,还是有人认为马可能会产生牛痘疫苗。英国约克郡的约翰·劳依医生报告了他于1801年在孩童身上做的疫苗接种试验。他在一些孩子身上直接使用一位马踵炎患者身上的脓疱浆液,在另一些孩子身上使用了患了马踵炎的牛身上的脓疱浆液。这些孩子看起来反应都很剧烈,但后来证明他们确实对人痘接种不产生免疫反应。鲁吉萨科也做了相似的试验,他对牛痘的来源是马深信不疑,从而建议“牛痘”应该改名叫做“马痘”。1813年,詹纳写信给詹姆斯·摩尔,说:“他两个月以来一直使用马痘脓浆进行人传人的接种,不论在出疱过程上,还是在脓疱外观上,都没有发现与用牛痘接种的有什么不同。”4年后,詹纳记录说他把“从简金那里拿来的免疫物质(马痘)给了国家疫苗研究所,受试者出的脓疱与接种牛痘后出的完全一样。”这一批疫苗发放给全英国很多接种医师,约翰·巴伦也在其中。19世纪60年代至80年代的法国,马也被认为是牛痘之源,并有很多相关的调查研究,克鲁克沙克对此进行了记述:
令人困扰的一个问题是詹纳把这种感染叫做“马踵炎”,因为在马身上有很多和牛相似的传染病,而能够提供免疫物质的传染病并不是马踵炎,而是马足跟上生的另一种病。1801年劳依在用马身上的“免疫物质”做了一系列试验后,首先提出这一观点。詹纳自己也渐渐认识到“从马足跟的裂口处流出的物质没有任何作用。它(有效的免疫物质)蕴含在裂口周边皮肤上的脓疱中”。但困扰历史学家的另一个问题是这种有用的“马痘”几乎可以确定已经不复存在了。
人们没有停下寻找安全有效的疫苗的脚步。新的疫苗源陆续被发现,有些有效,如萨科的伦巴第牛痘;有些效果则令人怀疑,还处于试验阶段,如1804年用于马德里一所孤儿院孤儿接种的羊痘。唐宁写信告诉詹纳有关羊痘的事宜,詹纳在回信中表示了他对此的怀疑:“有哪种四蹄动物不会感染乳头皮疹呢?”但不论疫苗出自何处,人们在疫苗的储存和运送方面遇到同样的难题。
詹纳进行疫苗接种实验后不久,人们就在伦敦周边地区的两家奶牛场发现了牛痘。那里的牛痘不可能是直接源自马痘,因为那里的牛群没有接触感染马痘的马群。伍德维尔用这里的牛痘为天花病院的人接种,皮尔森将这些疫苗浸灌到200块棉纱中,流传到全英国乃至欧洲大陆。我们知道,詹纳送了一些带有疫苗的棉纱给他在纽芬兰的同窗好友约翰·克林其,海格斯送了一些给在波士顿的沃特豪斯。但是,浸泡过牛痘脓浆物质的棉纱风干后不能长久保持效力。德卡罗在维也纳使用此法获得成功并开始他的接种医师生涯之前,在汉诺威、热那亚及巴黎都有过用此法保存疫苗失效的报道。
疫苗风干法虽然存在诸多问题,但它是当时最简便的储存方法。詹纳曾写道:“人痘接种师将人痘脓浆沾到一块软麻布或是棉布上,未及风干就把它放到一个小瓶中,塞上软木塞,装进热口袋里”,结果造成疫苗失效。他认识到牛痘疫苗的储存也会遇到同样的问题。当他去伦敦准备发表《研究》一书时,他将疫苗装入一支羽毛管,风干后随身携带,而就是用这支羽毛管中的免疫物质,亨利·克莱恩在伦敦首次进行了牛痘接种实验。有时,人们用一种象牙做的尖状物来传送干疫苗,它由制梳匠特制,看起来像是大齿梳上的一个梳齿。
1803年,詹纳与约翰·里恩联名写信给爱尔兰总督,就“如何获得及保存纯正的牛痘疫苗”给出指导:
有条件时,要首选液态疫苗,……但在液态疫苗无法保存时,有很多运送干疫苗的方法。两三天内要用的话,把疫苗抹在手术刀上风干就可以。但如果超出这个期限还没用,手术刀就会锈掉。……人们已经想出了很多安全有效的牛痘疫苗储存方法,……最常用的方法就是将免疫物质沾到棉纱上,或是抹到玻璃片上,让其风干,……另一种方法是把牛痘脓浆装到一支牙签大小的羽毛管中,……用白蜡封口。不能用封蜡封口,因为溶化封蜡时的高温可能会使疫苗分解。
1840年《柳叶刀》杂志上刊登了一封信,信中表达了对1便士邮递服务的欢迎,指出这项服务对天花病院发放牛痘疫苗将有很大的帮助。
詹纳曾写道,最好的接种方法是将牛痘脓浆从一个人的胳膊上提取出来,接种到另一个人身上,但事实证明这种人传人的方法存在许多弊病。除了担心因此造成的梅毒、丹毒及其他传染病的传播,在其他方面操作起来也很困难。如征募孤儿,或是拖着一个出了牛痘的小孩在阿尔卑斯山地区到处接种等等。为了保持牛痘来源不会中断,接种医师不得不说服接种完牛痘的人再回来一次,让他们的胳膊再挨一刀。约翰·沃克尔是皇家詹纳学会的注册牛痘疫苗接种师,他吓坏了那些带着孩子回来复诊的父母。他说:“你这个女人,如果你不干好事,我会让你的孩子尝尝厉害。”说着立时举起了手术刀,事情变得更糟糕了。
既然让孩子充当牛痘疫苗的载体这条路困难重重,为什么不回到让牛来提供疫苗这条路上呢?对此,人们想出了两种办法。一种方法是,根据詹纳认为牛痘是另一种形式的天花的理论,人们为牛接种天花脓浆,以期牛长出牛痘。偶尔有些人宣称获得了成功,像古兹堡的加斯那、埃及的迈克米歇尔、爱斯勃雷的罗伯特切里、英国布赖顿的约翰·拜德考克、德国慕尼黑的瑞特尔、俄罗斯南部的巴兹尔斯利、南非的殖民地医疗委员会委员等。切里曾用抒情文体记录了他的实验结果:
到第10天,牛痘疱疹通常长到了最美丽最鲜亮的阶段,它们闪耀着银子般或是珍珠般的光辉,像水晶一样晶莹剔透,或是透着一抹淡蓝的光晕……
人们从这些牛痘脓疱中提取出疫苗为成千上万的人接种了牛痘。1857年,约翰·西蒙向英国议会提交了一份报告,他骄傲地说现代科学已经就此证明詹纳把牛痘称为“牛天花”是正确的。但是,我们后来知道,20世纪科学证明对那些实验的上述诠释是错误的。那些人所谓的成功似乎可以简单归咎为一个原因,即在那些成功的例子中,给牛接种的天花脓浆被牛痘脓浆污染了。这让人们想起伍德维尔早期在天花病院中使用的疫苗恰恰是相反的一种情况,即牛痘疫苗被天花脓浆所污染。
相比上一种方法,人们不难发现用人身上的牛痘提取物给牛接种牛痘是一种更直接的方法,也更有成效。早在1805年,在意大利就有人尝试过这个办法,到了1843年,在意大利的那不勒斯,纳格利将这种方法进一步改进,通过牛传牛的方法给牛接种牛痘,并在牛身体一侧的皮肤上划口,使牛痘在大范围内生长。1799年,詹纳写信给德卡罗,信中谈到有人试图将牛痘从一头奶牛的乳头上传染到另一头奶牛的乳头上,但就他所知,“这种做法没有取得什么成效”。纳格利开始了他另类的接种方法,他牵着皮肤上有划口的种有牛痘的奶牛,走街串巷,在别人门外,家里,或是任何方便的地方为人们接种牛痘。免疫学家海伍巴兹记述了法国医生拉诺依克学习这项技术的故事。他1864年到了那不勒斯向纳格利学习,返回法国时随火车带回一头接种了牛痘的小母牛,装在一节装有稻草带有特别防护板的车厢中。到达法国里昂时,他们停下来,为一些儿童接种疫苗,并给另一头小母牛接种了牛痘。接着,他们来到巴黎,在巴黎市郊成功地开展了免疫接种活动。使用小牛牛痘疫苗的办法传到了比利时、德国、瑞士、荷兰、俄国,以及美国的一些州,1874年传到了日本,后来日本于1891年,禁止了人传人的接种方法。
一群人站在不大合适的地方等着从小牛身上提取出疫苗为他们接种,这样的场景没有出现在英国。但到了1881年,在参观了欧洲的一些动物疫苗站后,地方政府委员会的首席卫生官员在伦敦兰姆斯康迪特大街建立了国家疫苗研究所。在那里,人们每周给一头小牛接种牛痘,开展“牛传人”的免疫接种,并且制造牛痘疫苗分发到各地。政府菌苗研究所就是从这里发端的,到了1891年改名为英国预防药物研究中心,最终改为里斯特研究中心。
从动物皮肤上的疱疹中提取出的物质叫“牛痘脓浆”,把它部分澄清后可以制成“牛痘疫苗”,但疫苗还是浑浊的,且含有细菌和细胞组织。1896年英国皇家专门调查委员会认为,由于这种疫苗更加安全,建议把它适当处理后,代替人牛痘疫苗作为接种物质。使用动物牛痘疫苗就不用担心会造成人类传染病的传播了,而且,如果母牛还很小,几乎可以肯定它是不带有牛肺结核细菌的。偶尔有几起关于小牛牛痘菌苗产生的恐慌,像1902年在美国新泽西州和费城出现的接种此类疫苗后产生的破伤风感染。后来发现这是由于并发感染造成的,原因像是“伤口处理不当”、包扎不卫生,或是创口接触到了马厩等等。在19世纪末的英国,牛痘接种业中出现了二元结构,免费接种站只提供人牛痘疫苗,而负担得起的人会付钱接种小牛疫苗。1895年,英国格洛斯特郡突发天花疫病,当地人得以到布拉德福小牛疫苗中心接种疫苗。
当人们可以大批量制造疫苗时,如何安全地储存它就变得非常关键了,而这时又是纳格利给了人们以启迪。通常认为是他第一个使用甘油来保持疫苗的湿度,用这种方法保存的疫苗浓度适宜,可以附着在皮肤上,而且还可以避免疫苗污染。而早在1805年,巴尔密斯也曾建议在他建立的马尼拉免疫中心,将水牛牛痘疫苗与甘油混合夹在两片载玻片中间,用石蜡密封,再送往各地。但是,纳格利和巴尔密斯可能并不完全理解这一做法的科学性。1898年《柳叶刀》杂志报道了奇尼的发现,他于1850年“将甘油和牛痘疫苗混合,……取得了前所未有的令人满意的效果,他发现甘油除了能防止植株发酵发霉外,还可以防止液态牛痘疫苗这种动物制品分解,并保存数月”。这篇报道发表时,芒克顿·库普曼借鉴了德国细菌学家科赫和法国细菌学家巴斯德的理论,对甘油的这种作用做了解释。他证明了甘油不仅能够提供适宜疫苗存活的环境,而且还能在不破坏疫苗的情况下杀死细菌。伊丽莎白·加勒特·安德森也说过:“将疫苗和纯甘油充分混合,在避光密封的条件下放置一段时间,疫苗中夹杂的异生菌就会逐渐被杀死,留下的只有免疫疫苗。”当疫苗供应不足时,甘油也起到了有效的疫苗稀释作用,这可能是因为通常未稀释的疫苗中含有远远超过需要量的免疫成分。在1870年到1871年间的天花疫情中,伦敦医院就是用这种稀释方法增加了疫苗供应量。
巴黎:街头接种(1893年)
芒克顿·库普曼说,一头接种了牛痘的小牛通常提供的脓浆,在经过甘油疫苗法处理后可以为至少5000人接种;而在引入甘油处理法以前,这些脓浆只能为200至300人接种。理想的疫苗培养流程应该是,兽医对准备提供牛痘疫苗的小牛进行体检,小牛在经过精心照料并梳洗后被种上牛痘,牛痘出现后,屠宰小牛并进行尸检。但这一方案造价很高,难以推广实行。因此,标准难以统一。
小牛牛痘甘油疫苗法成了世界通用的疫苗处理法,而英国终于在1898年通过免疫接种法,禁止人传人接种。布拉德福小牛疫苗中心的主管托马斯·怀特斯德·锡姆写了一篇文章,发表在1896年《英国医学杂志》的百年詹纳纪念刊上。他说他已成功地向阿尔及尔(阿尔及利亚首都)、埃及、印度,以及地处热带的南美国家发放了牛痘疫苗。他还说:“政府的牛痘接种医师们开始发现,他们只提供人牛痘疫苗时空荡荡的接种所很快又忙碌起来了,因为孩子的父母们知道他们开始提供小牛疫苗后,都乐意去光顾了。”人们不再担心会得上传染病,而且也不必害怕要让自己的孩子为下一轮的接种提供牛痘脓浆。《柳叶刀》上还发表了M.赫维依克斯的一席话,他在法国百年纪念刊上说:“由于引进了动物疫苗、复种法和强制接种,这三重堡垒可以挫败天花的一切攻击,可以算是人类医学科学上取得的一次最伟大的胜利吧。”
在冷藏技术不完善的时候,小牛牛痘疫苗只能保存大约6周,这是一大不足。后来,冷藏技术进步了,英国地方政府委员会到1912年时就可以冷藏50万试管量的小牛疫苗,而且“全国不论何地,只要发一封索要疫苗的电报,委员会就会把1000管疫苗发送到那里”。在第一次世界大战期间,英国库存有75万剂牛痘疫苗,发放了超过700万剂。除了用小牛,那时的英国效仿其他国家,也开始用绵羊来提取牛痘疫苗。在印度,用水牛生产疫苗也获得了成功。
人们又进一步改进了甘油疫苗法。1924年,为了缩短甘油杀菌所需的时间,人们向甘油疫苗中加了少许苯酚。但尽管这样,小牛甘油疫苗法仍存在一些不足。在气候温和的地带和有良好冷藏设备的地方,这种液态的疫苗很管用,人们使用它成功地扑灭了欧洲及北美一些地方的天花疫病。但温度升高时,甘油则会破坏疫苗成分,在热带一些国家疫苗失效就是因此造成的。我们看一个例子,1919年,在非洲的坦噶尼喀(即现在的坦桑尼亚),最初的疫苗接种成功率只有7到20个百分点。在秘鲁,人们把疫苗放进煤油驱动的冰箱里,用骡子驮着,用这种办法来对付高温。
人们还尝试了其他不那么另类的疫苗保存方法。1909年,在巴黎牛痘疫苗中心工作的加缪,将一项始自1881年的工作继续了下去,他把牛痘脓浆放入一个真空箱里,把真空箱置于一个盛有浓硫酸的开口容器里,这样空气中的湿气就会一丝不留,从而使牛痘脓浆变得干燥。人们还尝试了各种各样的此类的小牛或水牛牛痘疫苗风干法,来制造能抵御热带高温的疫苗。但是,这样制造出的疫苗经常会受到细菌的污染,而且此法也不适于大规模生产。冻干真空包装疫苗法的出现解决了上述不足,而且生产出的疫苗耐高温性更强。生物材料冻干法是美国人于1908年首创的,就是将材料急速冷冻,在真空环境下快速脱水的一种处理方法。巴黎牛痘疫苗中心于1914年至1918年首次应用这种方法制造疫苗,他们制造的真空包装疫苗在位于非洲的法属殖民地和南美的法属圭亚那地区都成功地起到了预防天花的作用。1920年至1940年间,每年有大约1000万剂疫苗被送往非洲的法属殖民地,二战后,这一行动仍在继续,结果到60年代开展消灭天花运动时,这些殖民地的天花疫情相比西非其他地区要轻得多。
其他疫苗实验室也采用了法国的技术。1948年,创建伊始的世界卫生组织首肯了巴黎对牛痘疫苗的处理方法。很快,它传到了美国的密歇根、纽约,秘鲁,奥地利的维也纳,丹麦的哥本哈根,以及印度尼西亚,成了全球通用的疫苗制造术。在英国的李斯特中心,莱斯利·科利尔使这一技术日臻完善。在疫苗进行冻干处理时,原本为了杀菌添加的苯酚成了一个大麻烦,因为苯酚浓缩后会破坏牛痘疫苗病毒。针对这一问题,科利尔提出向疫苗中再添加蛋白胨(可溶性半分解蛋白),它能防止苯酚对疫苗的破坏作用,保持疫苗活性。
这样处理后的牛痘疫苗在37摄氏度的状态下能持续保持3个月的活性。在后期实验中,45摄氏度的高温下存放的疫苗,历经4年仍百分之百有效。
冻干牛痘疫苗中不再含有甘油(因为甘油会影响冷冻效果),但使用时,将冻干疫苗用浓度为40%的甘油溶液溶解,这在按计划实行的消灭天花运动中是效果最好的一种疫苗。
1967年,当第二轮更大力度的全球消灭天花运动开始之际,发展中国家已经对小牛牛痘疫苗进行了细致的检验和测试,并且可以快捷地生产这种疫苗。一项全球范围的调查显示,在制造冻干牛痘疫苗的实验室中,有39个使用的是小牛牛痘,12个用的是绵羊牛痘,6个用的是水牛牛痘,美洲有3个使用的是鸡胚膜牛痘,欧洲有3个用的是组织培养法制造的牛痘,它的载体是生长在玻璃器皿中人造培养基上的一种特殊的组织细胞。这些新的制造方法的好处是制造过程中能够达到完全无菌化操作,这和在小牛身体一侧接种牛痘的方法相比真乃天壤之别。其实,这些新方法在其他领域已经很成熟了,如制造黑热病疫苗,脊髓灰质炎疫苗等,但在制造牛痘疫苗方面,却没有得到大范围的开展。这是因为,在那个年代,全球有近1/3的人口仍生活在天花肆虐的国家,所以保证供应足量的质量过得去的牛痘疫苗比提供少量的优质疫苗更为重要。但是,鸡胚膜法成了牛痘疫苗的标准检测法,它是将一定量的牛痘疫苗植入鸡胚,通过观察胚膜上产生的牛痘数量来测定疫苗的活性的方法。
如果说到目前为止,牛痘疫苗的制造者们都还算是很谨慎的话,那么,前苏联的军事科学家们就是另一种人了。美苏两国冷战期间,在距莫斯科不足50英里的扎古拉斯科修道院附近,前苏联科学家滥用鸡胚膜技术,用鸡的受精卵造出了大量的天花病毒用作生化武器。每个月,有成百上千只鸡蛋从国有集体农场中运出,神不知鬼不觉地到达病毒中心。而如果用小牛制造病毒的话,那将难以掩人耳目,且不如鸡蛋的产量高。
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