蚊子叮咬傳播的另一疾病——黃熱病：研發它的疫苗究竟有多難

中國人普遍對黃熱病不太熟悉，這並不奇怪，因為這種病主要暴發和流行於非洲、美洲及歐洲地區，中國內地歷史上尚未被波及。然而放眼世界，黃熱病一直是一種不容忽視的烈性傳染病。

迄今為止，接種疫苗是預防黃熱病最有效的方式。作為歷史上最成功的一款減毒活疫苗，黃熱病疫苗既安全又高效，其開發者馬克斯·泰勒（Max Theiler）更是因此獲得了1951年的諾貝爾生理學或醫學獎，他是第一個也是目前唯一一個獲得諾貝爾獎的疫苗研究者。下面讓我們一起從黃熱病毒的發現開始，了解黃熱病疫苗開發背後的故事。

黃色瘟疫的征服者

黃熱病，顧名思義，“黃”指黃疸，“熱”指發熱，是一種高度致命的病毒性傳染病，會導致肝、腎和心肌損傷，讓人出血和休克。這種病起源於非洲，在17世紀通過臭名昭著的奴隸貿易傳播到中南美洲。此後兩個世紀，美洲、非洲和歐洲多次暴發大規模的疫情。由於黃熱病不僅可以感染人類，還可以在非人類靈長類動物中傳播，因此不能像天花一樣被根除，唯一可靠的預防方法就是對易感人群進行疫苗接種。

然而，在沒有找到病原體的情況下，疫苗接種是一個遙不可及的目標。1898年，美國與西班牙在古巴交戰，戰時流行的黃熱病導致無數士兵倒下，因此美國陸軍成立了由病理學家沃爾特·里德（Walter Reed）領導的黃熱病委員會。在此之前，古巴醫生卡洛斯·芬萊（CarlosFinlay）根據發病環境和流行特徵，曾提出黃熱病通過蚊子傳播，蚊子攜帶黃熱病的“病菌”。但由於當時他不知道並非所有蚊子都是傳播媒介，因此實驗以失敗告終。受到芬萊的啟發，里德設計了一項人體試驗，也就是不斷培育蚊子，在志願者身上進行叮咬。經過一輪又一輪試驗，1901年，里德和委員會證實黃熱病可通過直接注射血液或埃及伊蚊傳播，且該病原體是一種可濾過的病毒。至此，黃熱病毒成為第一種被發現能夠感染人類的病毒。這一發現引發了一場滅蚊大戰，各地的疫情很快得到了控制。但為了這個結果，許多志願者也獻出了寶貴的生命。比如委員會成員拉齊爾（Jesse WilliamLazear），為了研究這種疾病，他任憑一隻蚊子叮咬他，最後因感染黃熱病去世。

黃熱病毒主要通過埃及伊蚊的叮咬傳播

直到1927年，黃熱病席捲非洲沿海地區，來自洛克菲勒基金會建立的西非黃熱病委員會的成員亞歷山大·馬哈菲（Alexander Mahaffy）從加納一個叫阿西比（Asibi）的28歲患者的血液中分離出黃熱病毒，也叫Asibi病毒株，黃熱病的元兇才終於“捉拿歸案”。同時期，法國巴斯德研究所位於達喀爾的分支從一名敘利亞患者體內分離出黃熱病毒，命名為法國病毒株。可以說，分離出Asibi病毒株和法國病毒株是開發疫苗的關鍵。從科學進步的角度看，正是因為有如此多的科學家前仆後繼地獻身於研究，人類才能夠發現黃熱病的“罪魁禍首”。1951年12月10日，南非病毒學家馬克斯·泰勒在瑞典斯德哥爾摩舉行的諾貝爾獎宴會上發表了一場令人動容的演講。他提到了里德在古巴進行的人體試驗和犧牲的志願者們，稱“這是有史以來最輝煌、最英勇的事件之一”。他總結說：“我要向那些在實驗室、田野和叢林中埋頭苦幹的人們致敬，他們常常在惡劣和危險的條件下工作，為幫助我們了解這種疾病作出了巨大的貢獻。我還要向那些為了獲取知識而獻出生命的人致敬，這些知識具有不可估量的價值。他們是真正的科學殉道者，為了讓別人能更好地活着而甘願死去。”

迪安·康韋爾（Dean Cornwell）1939年創作的《黃熱病的征服者》是“美國醫學先驅”系列油畫之一。這幅畫描繪了拉齊爾將吸足黃熱病病人血液的蟻子體內的血注入卡羅爾的靜脈血管內，以證明古巴科學家卡洛斯·芬萊提出的“黃熱病由蚊子傳播”的假說。

開發一款減毒疫苗到底有多難

1.滅活疫苗宣告失敗

病毒的發現和分離使黃熱病疫苗的研發向前邁進了一大步。1928年，科學家通過感染法國病毒株的猴子肝臟和脾臟組織製備出疫苗，並用甲醛（福爾馬林）或甘油一酚滅活。但由於當時缺乏有效的病毒繁殖、效價測量和滅活過程控制方法，一些製劑尚包含殘留的活病毒，另一些則在滅活過程中降解且缺乏效力，因此研究人員認為用化學方式處理含有劇毒的病毒不太可能產生安全、可靠的疫苗。黃熱病滅活疫苗的開發因此宣告失敗。

2.建立小動物模型，獲得減毒株

1928年，洛克菲勒基金會的科學家馬克斯·泰勒開馬克斯·泰勒控制黃熱病的工作得到了科學界的廣泛認可始嘗試建立感染的小動物模型。泰勒用具有感染性的猴肝懸浮液在腦內接種成年的小鼠，結果所有小鼠均死於腦炎，沒有肝損害的跡象。隨後他將這些小鼠的腦組織接種到恆河猴中，後者染上了致命的黃熱病，並伴有肝臟病變。小鼠模型的成功堪稱黃熱病研究的一個里程碑，在後續疫苗研究中發揮了重要作用。

馬克斯·泰勒控制黃熱病的工作得到了科學界的廣泛認可

巴斯德曾在疫苗研製過程中通過脊髓或腦內途徑使狗、猴子、豚鼠和兔子感染了狂犬病，泰勒正是沿襲了巴斯德的做法。他在小鼠中對法國病毒株進行了100多次傳代，產生了一種“固定病毒”。第一種黃熱病疫苗就是利用泰勒在小鼠中傳代獲得的“固定病毒”及人類血清製造的。這一病毒株經小鼠大腦傳代多達176次，而添加人類免疫血清則是為了保護人類免受減毒程度不夠的病毒傷害。這種方法非常細緻，可以說是當時活疫苗開發的最安全的方法。

什麼是“固定病毒”？

嗜神經性和嗜內臟性被認為是黃熱病毒的兩種特性。筒單地說，嗜神經性就是病毒能夠在大腦內繁殖誘發腦炎。泰勒觀察到，將黃熱病毒經腦內接種恆河猴後，猴子死於肝炎，而非腦炎。反之，通過小鼠腦內傳代固定了嗜神經性的病毒，將不再具有導致猴子產生肝炎的能力，也就是說黃熱病毒是能在腦內繁殖的嗜神經性病毒。

但是，泰勒認為這種嗜神經性疫苗的風險太高。1936年，他和同事史密斯（Hugh Smith）成功地對Asibi病毒株進行了體外培養。他們將這一病毒先在完整的小鼠胚胎中傳代培養18次，接着在切碎的雞胚培養物中傳代58次，在去除了神經組織碎片的雞胚中連續傳代100次後（即開始體外培養後的第176次傳代），最重要的實驗傳代病毒株誕生了，它被命名為17D。泰勒和史密斯觀察到：這一病毒株對猴子不再具有致病性，小鼠也不再出現致死性麻痹；接種減毒病毒的猴子體內產生了中和抗體，並能抵抗野生型Asibi病毒的致死性攻擊。這些數據表明，在不添加保護性免疫血清的情況下，17D病毒可作為人用疫苗進行大規模測試。

19世紀的四幅插畫展示了典型黃熱病的臨床進展過程：第一幅為發病前的正常外表；第二幅為感染期的面容，皮膚潮紅；第三幅表現為黃疸和鼻出血；第四幅為嚴重的凝血障礙和多器官功能衰竭。

3.從實驗室走向臨床應用

最初接種17D疫苗的兩個人類受試者是泰勒和史密斯，他們因為對黃熱病毒具有免疫力（泰勒於1929年在哈佛大學實驗室意外感染，史密斯則通過法國嗜神經性病毒和山羊的免疫血清獲得了免疫力），所以都是低風險者。此後，5個非免疫個體被給予高劑量的減毒病毒，儘管出現了少許發熱反應，但所有受試者血清中的抗體水平都升高了。17D初步臨床測試獲得了令人滿意的結果，這是黃熱病疫苗研究的又一里程碑。

接下來，他們在黃熱病疫情頻發的巴西進行了測試。1937年1月，史密斯開始了小規模的人體試驗。他首次在24位從未感染過黃熱病的受試者中證明了17D疫苗的耐受性和免疫原性，儘管大約一半的受試者中出現了短暫的病毒血症。隨後，科學家們又將疫苗的現場試驗範圍擴大到一家大型咖啡種植園。到1937年8月，已有2800多名受試者接種了疫苗，沒有明顯的不良反應：到年底，共計38077人接種了17D疫苗。該疫苗具有很好的免疫原性—超過95％的受試者都產生了抗體。流行病學觀察同樣證明了疫苗的有效性。

電子顯微鏡下的黃熱病毒

現在，一些黃熱病流行的高風險國家和地區要求旅行者入境前必須取得國際預防接種證書，也就是小黃本，作為已接種黃熱病疫苗的證據。此外，一些黃熱病流行區域以外的國家也要求近期去過流行區域國家旅行的個體在入境前提供免疫接種的證明。

跨越時代的疫苗：不是最早的，卻是最好的

馬克斯·泰勒開發的黃熱病17D減毒活疫苗雖然不是首個在人類中進行測試的黃熱病疫苗，卻是迄今為止最成功的黃熱病疫苗，自20世紀30年代後期問世以來，已分發超過5億劑。

黃熱病疫苗開發的故事之所以引人矚目，很大一部分原因在於它跨越了疫苗歷史的多個時代。疫苗的開發始於19世紀末，恰逢受微生物學和免疫學啟示所驅動的疫苗接種概念迅速發展的時期；真正開發成功則是在20世紀30年代，處於病毒學出現的早期。在當時的情況下，科學家只能遵循生物學特性（如毒力），對病毒基因型在不同宿主之間傳遞時的變化進行間接研究。通常，連續傳代的病毒衰減所導致的生物學表型的變化是難以預測的。儘管嘗試重現導致17D疫苗嗜內臟性和嗜神經性減弱的傳代過程，但泰勒始終無法解釋原始傳代89一176代發生的變化。由此可見，17D疫苗開發的成功，一方面取決於科學家們系統、細緻的應用經驗以及敏銳而持續的觀察，另一方面也離不開幸運。

疫苗接種或預防措施國際證書（小黃本）是世界衛生組織為保障入出國境人員的人身健康，防止某些傳染病擴散而要求提供的一項預防接種證明。

除了黃熱病17D疫苗，歷史上還有幾種非常成功的人類減毒活疫苗，它們都是基於實際病原體的減毒株，其毒力基因通過體外傳代而喪失或突變。如果像黃熱病17D疫苗那樣通過傳統方法進行開發，這將非常耗時，沒有十幾年的時間根本不可能獲得成功。如果使用反向遺傳學進行開發，比如通過合理修飾病毒（用密碼子優化或刪除功能基因）來實現衰減，以抵抗先天免疫識別，開發速度則會快得多，但這在技術層面上也提出了更高的要求。