蚊子叮咬传播的另一疾病——黄热病：研发它的疫苗究竟有多难

中国人普遍对黄热病不太熟悉，这并不奇怪，因为这种病主要暴发和流行于非洲、美洲及欧洲地区，中国内地历史上尚未被波及。然而放眼世界，黄热病一直是一种不容忽视的烈性传染病。

迄今为止，接种疫苗是预防黄热病最有效的方式。作为历史上最成功的一款减毒活疫苗，黄热病疫苗既安全又高效，其开发者马克斯·泰勒（Max Theiler）更是因此获得了1951年的诺贝尔生理学或医学奖，他是第一个也是目前唯一一个获得诺贝尔奖的疫苗研究者。下面让我们一起从黄热病毒的发现开始，了解黄热病疫苗开发背后的故事。

黄色瘟疫的征服者

黄热病，顾名思义，“黄”指黄疸，“热”指发热，是一种高度致命的病毒性传染病，会导致肝、肾和心肌损伤，让人出血和休克。这种病起源于非洲，在17世纪通过臭名昭著的奴隶贸易传播到中南美洲。此后两个世纪，美洲、非洲和欧洲多次暴发大规模的疫情。由于黄热病不仅可以感染人类，还可以在非人类灵长类动物中传播，因此不能像天花一样被根除，唯一可靠的预防方法就是对易感人群进行疫苗接种。

然而，在没有找到病原体的情况下，疫苗接种是一个遥不可及的目标。1898年，美国与西班牙在古巴交战，战时流行的黄热病导致无数士兵倒下，因此美国陆军成立了由病理学家沃尔特·里德（Walter Reed）领导的黄热病委员会。在此之前，古巴医生卡洛斯·芬莱（CarlosFinlay）根据发病环境和流行特征，曾提出黄热病通过蚊子传播，蚊子携带黄热病的“病菌”。但由于当时他不知道并非所有蚊子都是传播媒介，因此实验以失败告终。受到芬莱的启发，里德设计了一项人体试验，也就是不断培育蚊子，在志愿者身上进行叮咬。经过一轮又一轮试验，1901年，里德和委员会证实黄热病可通过直接注射血液或埃及伊蚊传播，且该病原体是一种可滤过的病毒。至此，黄热病毒成为第一种被发现能够感染人类的病毒。这一发现引发了一场灭蚊大战，各地的疫情很快得到了控制。但为了这个结果，许多志愿者也献出了宝贵的生命。比如委员会成员拉齐尔（Jesse WilliamLazear），为了研究这种疾病，他任凭一只蚊子叮咬他，最后因感染黄热病去世。

黄热病毒主要通过埃及伊蚊的叮咬传播

直到1927年，黄热病席卷非洲沿海地区，来自洛克菲勒基金会建立的西非黄热病委员会的成员亚历山大·马哈菲（Alexander Mahaffy）从加纳一个叫阿西比（Asibi）的28岁患者的血液中分离出黄热病毒，也叫Asibi病毒株，黄热病的元凶才终于“捉拿归案”。同时期，法国巴斯德研究所位于达喀尔的分支从一名叙利亚患者体内分离出黄热病毒，命名为法国病毒株。可以说，分离出Asibi病毒株和法国病毒株是开发疫苗的关键。从科学进步的角度看，正是因为有如此多的科学家前仆后继地献身于研究，人类才能够发现黄热病的“罪魁祸首”。1951年12月10日，南非病毒学家马克斯·泰勒在瑞典斯德哥尔摩举行的诺贝尔奖宴会上发表了一场令人动容的演讲。他提到了里德在古巴进行的人体试验和牺牲的志愿者们，称“这是有史以来最辉煌、最英勇的事件之一”。他总结说：“我要向那些在实验室、田野和丛林中埋头苦干的人们致敬，他们常常在恶劣和危险的条件下工作，为帮助我们了解这种疾病作出了巨大的贡献。我还要向那些为了获取知识而献出生命的人致敬，这些知识具有不可估量的价值。他们是真正的科学殉道者，为了让别人能更好地活着而甘愿死去。”

迪安·康韦尔（Dean Cornwell）1939年创作的《黄热病的征服者》是“美国医学先驱”系列油画之一。这幅画描绘了拉齐尔将吸足黄热病病人血液的蚁子体内的血注入卡罗尔的静脉血管内，以证明古巴科学家卡洛斯·芬莱提出的“黄热病由蚊子传播”的假说。

开发一款减毒疫苗到底有多难

1.灭活疫苗宣告失败

病毒的发现和分离使黄热病疫苗的研发向前迈进了一大步。1928年，科学家通过感染法国病毒株的猴子肝脏和脾脏组织制备出疫苗，并用甲醛（福尔马林）或甘油一酚灭活。但由于当时缺乏有效的病毒繁殖、效价测量和灭活过程控制方法，一些制剂尚包含残留的活病毒，另一些则在灭活过程中降解且缺乏效力，因此研究人员认为用化学方式处理含有剧毒的病毒不太可能产生安全、可靠的疫苗。黄热病灭活疫苗的开发因此宣告失败。

2.建立小动物模型，获得减毒株

1928年，洛克菲勒基金会的科学家马克斯·泰勒开马克斯·泰勒控制黄热病的工作得到了科学界的广泛认可始尝试建立感染的小动物模型。泰勒用具有感染性的猴肝悬浮液在脑内接种成年的小鼠，结果所有小鼠均死于脑炎，没有肝损害的迹象。随后他将这些小鼠的脑组织接种到恒河猴中，后者染上了致命的黄热病，并伴有肝脏病变。小鼠模型的成功堪称黄热病研究的一个里程碑，在后续疫苗研究中发挥了重要作用。

马克斯·泰勒控制黄热病的工作得到了科学界的广泛认可

巴斯德曾在疫苗研制过程中通过脊髓或脑内途径使狗、猴子、豚鼠和兔子感染了狂犬病，泰勒正是沿袭了巴斯德的做法。他在小鼠中对法国病毒株进行了100多次传代，产生了一种“固定病毒”。第一种黄热病疫苗就是利用泰勒在小鼠中传代获得的“固定病毒”及人类血清制造的。这一病毒株经小鼠大脑传代多达176次，而添加人类免疫血清则是为了保护人类免受减毒程度不够的病毒伤害。这种方法非常细致，可以说是当时活疫苗开发的最安全的方法。

什么是“固定病毒”？

嗜神经性和嗜内脏性被认为是黄热病毒的两种特性。筒单地说，嗜神经性就是病毒能够在大脑内繁殖诱发脑炎。泰勒观察到，将黄热病毒经脑内接种恒河猴后，猴子死于肝炎，而非脑炎。反之，通过小鼠脑内传代固定了嗜神经性的病毒，将不再具有导致猴子产生肝炎的能力，也就是说黄热病毒是能在脑内繁殖的嗜神经性病毒。

但是，泰勒认为这种嗜神经性疫苗的风险太高。1936年，他和同事史密斯（Hugh Smith）成功地对Asibi病毒株进行了体外培养。他们将这一病毒先在完整的小鼠胚胎中传代培养18次，接着在切碎的鸡胚培养物中传代58次，在去除了神经组织碎片的鸡胚中连续传代100次后（即开始体外培养后的第176次传代），最重要的实验传代病毒株诞生了，它被命名为17D。泰勒和史密斯观察到：这一病毒株对猴子不再具有致病性，小鼠也不再出现致死性麻痹；接种减毒病毒的猴子体内产生了中和抗体，并能抵抗野生型Asibi病毒的致死性攻击。这些数据表明，在不添加保护性免疫血清的情况下，17D病毒可作为人用疫苗进行大规模测试。

19世纪的四幅插画展示了典型黄热病的临床进展过程：第一幅为发病前的正常外表；第二幅为感染期的面容，皮肤潮红；第三幅表现为黄疸和鼻出血；第四幅为严重的凝血障碍和多器官功能衰竭。

3.从实验室走向临床应用

最初接种17D疫苗的两个人类受试者是泰勒和史密斯，他们因为对黄热病毒具有免疫力（泰勒于1929年在哈佛大学实验室意外感染，史密斯则通过法国嗜神经性病毒和山羊的免疫血清获得了免疫力），所以都是低风险者。此后，5个非免疫个体被给予高剂量的减毒病毒，尽管出现了少许发热反应，但所有受试者血清中的抗体水平都升高了。17D初步临床测试获得了令人满意的结果，这是黄热病疫苗研究的又一里程碑。

接下来，他们在黄热病疫情频发的巴西进行了测试。1937年1月，史密斯开始了小规模的人体试验。他首次在24位从未感染过黄热病的受试者中证明了17D疫苗的耐受性和免疫原性，尽管大约一半的受试者中出现了短暂的病毒血症。随后，科学家们又将疫苗的现场试验范围扩大到一家大型咖啡种植园。到1937年8月，已有2800多名受试者接种了疫苗，没有明显的不良反应：到年底，共计38077人接种了17D疫苗。该疫苗具有很好的免疫原性—超过95％的受试者都产生了抗体。流行病学观察同样证明了疫苗的有效性。

电子显微镜下的黄热病毒

现在，一些黄热病流行的高风险国家和地区要求旅行者入境前必须取得国际预防接种证书，也就是小黄本，作为已接种黄热病疫苗的证据。此外，一些黄热病流行区域以外的国家也要求近期去过流行区域国家旅行的个体在入境前提供免疫接种的证明。

跨越时代的疫苗：不是最早的，却是最好的

马克斯·泰勒开发的黄热病17D减毒活疫苗虽然不是首个在人类中进行测试的黄热病疫苗，却是迄今为止最成功的黄热病疫苗，自20世纪30年代后期问世以来，已分发超过5亿剂。

黄热病疫苗开发的故事之所以引人瞩目，很大一部分原因在于它跨越了疫苗历史的多个时代。疫苗的开发始于19世纪末，恰逢受微生物学和免疫学启示所驱动的疫苗接种概念迅速发展的时期；真正开发成功则是在20世纪30年代，处于病毒学出现的早期。在当时的情况下，科学家只能遵循生物学特性（如毒力），对病毒基因型在不同宿主之间传递时的变化进行间接研究。通常，连续传代的病毒衰减所导致的生物学表型的变化是难以预测的。尽管尝试重现导致17D疫苗嗜内脏性和嗜神经性减弱的传代过程，但泰勒始终无法解释原始传代89一176代发生的变化。由此可见，17D疫苗开发的成功，一方面取决于科学家们系统、细致的应用经验以及敏锐而持续的观察，另一方面也离不开幸运。

疫苗接种或预防措施国际证书（小黄本）是世界卫生组织为保障入出国境人员的人身健康，防止某些传染病扩散而要求提供的一项预防接种证明。

除了黄热病17D疫苗，历史上还有几种非常成功的人类减毒活疫苗，它们都是基于实际病原体的减毒株，其毒力基因通过体外传代而丧失或突变。如果像黄热病17D疫苗那样通过传统方法进行开发，这将非常耗时，没有十几年的时间根本不可能获得成功。如果使用反向遗传学进行开发，比如通过合理修饰病毒（用密码子优化或删除功能基因）来实现衰减，以抵抗先天免疫识别，开发速度则会快得多，但这在技术层面上也提出了更高的要求。