《免疫解碼》:數量幾乎少到不存在,但仍能在身體放一把火

《免疫解碼》:數量幾乎少到不存在,但仍能在身體放一把火
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我們想讓你知道的是

「花了6年淨化這個分子......看到兔子停下來不動,耳朵變得冰冷。這些可怕的戲劇性變化只要10分鐘就看得到,我必須知道:這個分子到底對大腦產生了什麼作用?」

文:麥特.瑞克托

查爾斯.迪納雷羅醫生(請不要叫他查理)在波士頓郊區長大,就像他說的,那裡充滿義大利人、猶太人和愛爾蘭人。他的祖父母是來自義大利和西西里島的移民,母親沒有念完高中,父親是藍領階級。但就如你所知,查爾斯念完耶魯大學醫學院,還寫出最優秀論文而獲獎,就是這篇關於發燒的論文。

那時,越戰正打得如火如荼,作為醫學院學生,他和他的醫科同學有相同的選擇:不是報名參加政府研究工作,就是甘冒風險,被送到直升機飛來飛去的戰區去修補在地雷區受傷的男孩。這樣的選擇並不容易,不過對許多年輕醫生而言,到華盛頓去為政府工作,的確能保護他們遠離戰區。迪納雷羅選擇研究工作,最後來到國家衛生研究院(NIH)做事,不僅如此,他靠自己的力量進入當時最了不起的地方:國家衛生研究院的10號大樓,真正尖端科學的殿堂,一座探索新知與進行實驗的威利.旺卡工廠。

巨大的磚造平房坐落在園區,這是世上最大臨床研究中心的一部分,由患者、科學家共同合作。它代表美國及艾森豪總統對科學的非凡承諾,從1950到1960年間,NIH的預算從5300萬美元增加到4億美金,資金來自兩黨和議,雖有一些共和黨議員擔心政府組織擴張太大而反對,但不像今日看到的敵對狀態。

隨著歷史推演,NIH不斷研發救命的科學,說不定其中也包括傑森的命。10號大樓培育出拯救癌症、愛滋、自體免疫失調、流感及阻止其他殺手的救命種子。這裡的研究成果說明一種來自廣闊領域的力量,即所謂的基礎科學,其定義是以了解科學的核心概念為目的,而不是只想著開發,例如開發某種攻擊特定疾病的特定藥物。基礎科學的範圍更廣雜,是信仰與失敗的反覆行動—很多計畫都沒有成功,但努力的總和已成為很多重大疾病的保命血脈。

迪納雷羅醫生的實驗室在10號大樓的11樓,令人印象深刻的一層樓,有一陣子那裡的免疫學研究計畫多到快爆炸,但11樓令人印象深刻的點並非空間局促(那裡簡直一團亂),而是腦力。每個角落都坐著一位雄心勃勃、聰明、有創意的思想家。

要認出迪納雷羅醫生非常容易,他是那個指甲縫塞著兔子屎的人,他在測兔子肛溫時總會掏挖出一些。

「我開玩笑的,」他告訴我,有點開玩笑地說。「實際狀況是我指甲下面藏了20年的兔子屎。」

時序來到1971年,他的第一個任務是處理官僚心態。他必須說服一起工作的研究員和長官(有個有名的叫謝爾登.沃爾夫[Sheldon Wolff)),放手讓他去找身體自己發燒的分子。有些人有疑慮,好比懷疑迪納雷羅是否真能過濾掉其他分子,不只如此,還有他是否有絕對把握,確定引起發燒的不是外來異物、不是感染?

請思考一下這問題的深層含義。長期以來一直認為發燒與感染有關,相反的,迪納雷羅醫生追逐的想法是感染不一定存在,類似他在讀醫學院時看過的案例,那個身患紅斑性狼瘡的女人,因為自體分子引起發燒反應,無需外來刺激。

最後,他達成願望,終於能做這個研究計畫了,但他遇到一個非常實際的問題。他要上哪兒去找白血球細胞?「每天都要準備幾十億、幾十億的單核球細胞,這要上哪兒找?當研究計畫真的上軌道後就會需要,這是重要的一環。」他告訴我。

他就是有抽絲剝繭的本事,我彷彿聽到他加速行動的聲音。先來個小提示:單核球細胞與巨噬細胞大概是一樣意思,不同處是單核球細胞是未成熟的巨噬細胞。當這些細胞從骨髓中跑出來,最初幾天會以單核球細胞的狀態存在,等到它們分散到各組織後就變成巨噬細胞。為了簡化這個議題,加上狀況無誤,我會說迪納雷羅醫生懷疑巨噬細胞與發燒也有關連,但他需要一大堆巨噬細胞。

這時候他發現了輸血車。

它就停在NIH的停車場,放在那裡做輸血新技術的實驗,讓正在化療的癌症病人接受血小板輸血。要準備這些血小板需要用到很多血,而輸血車上的夥伴卻對白血球沒有興趣。

「我每天下午都去那裡打撈這些細胞,拿個血袋把它們裝了帶走。」

雪白兔子毛茸茸的,「我把牠們當成我的孩子一樣。」迪納雷羅醫生說。他會讓兔子受訓兩個禮拜,所以在進行實驗時兔子會很安靜。「幾個星期後,牠們就準備好了。」

要先把環境和注射用的巨噬細胞準備好,他對環境要求極為嚴謹。「我看到任何會引起發燒的細菌產品都像看到瘟疫避之唯恐不及,我不能冒著被污染的風險。」他知道,如果他的同僚懷疑發燒的原因是抗原或細菌,他的實驗就會被否定。

迪納雷羅醫生從輸血車那裡拿來「醫療廢棄物—白血球」,然後把免疫細胞和死亡的葡萄球菌混合,用來刺激巨噬細胞反應。再把混合物注入兔子體內,他知道這個實驗會刺激這些毛朋友的反應。

當他講這個故事時停了一下,好像被自己沉迷其中的怪異所嚇到。「花了6年淨化這個分子,如果你問我什麼力量驅使我做這件事,為什麼不放棄或改做簡單的計畫?我會告訴你,力量來自觀察這些兔子的生理變化。看到兔子停下來不動,耳朵變得冰冷。這些可怕的戲劇性變化只要10分鐘就看得到,我必須知道:這個分子到底對大腦產生了什麼作用?」

到了6年計畫的第4年,他被打斷了。他必須履行約定,到麻省總醫院擔任兒科主治醫生。

他於1975年回到NIH,那時世界各地的免疫學研究如雨後春筍般興盛,有更多新技術應用在新科技上。其中一項與放射性標記有關,它可以幫助識別、淨化或剔除單個分子。10號大樓裡只要往下走兩層到9樓,就有人對這項技術很擅長,他是克里斯蒂.安芬森(Christian Anfinsen),1972年的諾貝爾獎得獎人。迪納雷羅醫生問他,是否能幫忙讓這個尋找兔子發燒啟動器的案子結案。

他們瞄準某個純化的分子,把其他污染物和分子隔離開來,越來越接近答案。但在1977年的某一天,發生了一件奇怪的事,那個被鎖定的分子不見了。

就是這一刻,真相揭曉了。當分子消失,迪納雷羅醫生了解到應該是引起發燒的分子被純化得看不見了;同樣重要的是,他發現這個分子的數量幾乎少到不存在,但仍能在身體放一把火。這實在太重要了,再三強調也不為過,這東西數量這麼少,卻能引起身體重大反應。

他說:「這也許是我職業生涯中最重要的陳述。」用科學上的術語來解釋,此物質只要每公斤出現10奈克這麼少的分量就可以引起發燒。翻譯之後的意思是,「比任何人預測的都要少1000倍,非常不可思議,這個分子非常厲害。」

這些分子來自單核球細胞,單核球是一種很像巨噬細胞的免疫細胞(差別在於巨噬細胞會吞噬垃圾和病原體),但現在看來,單核球似乎有更廣泛的功能。迪納雷羅把這個分子稱為「白血球熱原質」(leukocytic pyrogen),一種誕生自白血球細胞的點火器,算是一種白血球細胞。

他理解到:「我的天,它不是來自嗜中性白血球,它來自單核球。」弗契醫生回憶說,他當時和迪納雷羅一起在11樓工作。弗契告訴我這故事時,聲音因興奮而揚起,這樣的情緒也感染著我,身為一個局外人,帶著欣賞的心情聽著,這些對話訴說著免疫學的深度。但興奮之情破滅了,出大事了。

迪納雷羅醫生在1977年發表第一篇論文,他的發現最初受到重重打擊。「德國人寫了很多文章反駁他。」弗契醫生說:「他們說,那是受到污染。」

然後慢慢地,現實沉沒了。

事實上,1979年在瑞士厄瑪廷根舉辦的第二屆淋巴介質研討大會,與會人士已經接受了這個概念,決定給這些所謂的介質一個新名字。此後,白血球熱原質就以「介白素」(interleukin)這個名字為人所知。字首inter 表示「溝通方式」,leuk 來自希臘字根「白色」,就像白血球的名字leukocyte 也有leuk。

廣義而言,白血球熱原質是介質,一種溝通物質。

介白素—1(IL-1),第一種介白素誕生了。平心而論,迪納雷羅醫生絕對擔得起「介白素接生婆」的稱號。你有了這些知識,應該不用多久就可獲得免疫學學士的學位。

故事還沒有完。也許最重要的部分還沒有講到,這也讓迪納雷羅醫生變成極有爭議的人物。

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書籍介紹

《免疫解碼:免疫科學的最新發現 未來醫療的生死關鍵》,奇光出版
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作者:麥特.瑞克托
譯者:潘昱均

本書透過癌末、愛滋病和自體免疫失調四位患者私密的生命故事,行雲流水地引導讀者探索如偵探小說般的科學故事,上從黑死病到20世紀對疫苗及抗生素的突破,以及革新免疫學的尖端實驗室,讓癌症免疫療法成為可能實踐的真理;微生物叢基因體和自體免疫療法正改變數百萬人的生命。本書更生動捕捉有效療法與免疫系統間的互動細節,以及人類行為與環境對免疫系統的互為影響,往往出發點是善意,但總是走在剃刀邊緣,稍不慎就會讓這出色系統失去平衡。

作者更廣泛與數十位世界知名科學家做全新深度訪談,豎立里程碑,如2018年諾貝爾生醫獎得主美國免疫學者艾利森(James Allison)和日本免疫學家本庶佑等人,以平衡的態度調查最深沉的生存之謎,成就一個個深刻動人的人性故事,透過四位主角的眼睛,映照出我們「優雅防禦」的重要面向,解碼人體免疫系統和健康及生死的祕密!

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核稿編輯:翁世航