劉志睿 吉永華

①博士，②教授，上海大學生命科學學院，上海200444；上海市崇明新華癌痛轉化研究所，上海202150

抗毒血清科技創(chuàng)新崎嶇路上的簇星點點

劉志睿①吉永華②

①博士，②教授，上海大學生命科學學院，上海200444；上海市崇明新華癌痛轉化研究所，上海202150

生物毒理學 抗毒血清 科技創(chuàng)新

以2012年7月在美國夏威夷舉行的第17屆世界生物毒素盛會上弘揚的關于抗毒血清發(fā)展史為著眼點，重溫抗毒血清發(fā)展史中諸多里程碑式的科學發(fā)現(xiàn)和鮮活的歷史事件，以史寓今，縝思中國生命科學基礎研究與實際應用轉化中獻身科學的精神支柱和科技創(chuàng)新征途中的啟示性借鑒。

古往今來，病魔與人類的無休止的纏斗伴隨著諸多里程碑式科技創(chuàng)新的歷史烙印，鐫刻著亙古不變的普世情懷和對生命的原始訴求。一代國學大師季羨林先生說過：“讀史方知今日事?！币獯罄麣v史學名儒克羅齊亦曾說過 “一切歷史皆為當代史”“當生活的發(fā)展逐漸需要時，死歷史就會復活，過去史就變成了現(xiàn)狀”。

適逢2012年世界生物毒素大會在美國濱海群島夏威夷舉行，我們應邀出席會議并近距離聆聽了一段幾被隱匿的抗毒血清發(fā)展史，令人滌蕩心扉，思味非常。

1 天花疫苗的發(fā)現(xiàn)

西方有記載的抗病毒史始于18世紀初期，當時歐洲大陸死于天花病毒感染的人不計其數(shù)，其中也包括英國貴族Mary Wortley Montagu夫人的親兄弟。她本人因感染天花病毒，出眾的容顏亦毀于一旦。但命運女神并不總是棄之如敝屣，在隨同她丈夫赴土耳其伊斯坦布爾履職外交大使期間，一個偶然的機會Montagu夫人目睹了通過在人身上種牛痘預防天花病毒的療法。驚訝于這種牛痘的奇效，Montagu夫人迅即央求土耳其人幫她的孩子接種了牛痘?；貒?，她更積極地投身于牛痘療法的推廣。然而，僅因對東方文明的懷疑態(tài)度以及Montagu夫人本人的女性身份，這一做法在英國業(yè)內遭到了強烈質疑和抵制；但Montagu夫人并未氣餒，1721年一場天花病瘟疫席卷英格蘭全境，她再次覲言英格蘭皇室Caroline公主允許其在死囚身上證明牛痘療法的有效性。事實再次驗證，種過牛痘的囚犯皆在這場瘟疫中活下來了。其后的幾次嘗試也都取得了意料之中的成功。1754年Montagu夫人引進的牛痘療法終于為英格蘭皇室所承認，她本人也因此獲得榮譽勛章［1］。

牛痘療法在應用初期雖療效顯著，但也伴隨難控的生命風險，大約有3%的接種人群會因感染牛痘病毒致死。這一窘境直到1796年，一位名叫Edward Jenner的英國醫(yī)生發(fā)明了人痘接種的方法，才使得種痘療法成為安全的治療天花的手段，因而他被西方醫(yī)學界尊為近代“免疫學之父”。事實上，中國用人痘治療天花的歷史比西方整整早了一個世紀。清代醫(yī)家俞茂鯤在《痘科金鏡賦集解》中明確陳述：“種痘法起于明隆慶年間（公元1567—1572年）……”。乾隆時期，醫(yī)學家張琰在《種痘新書》中提及：“余祖承聶久吾先生之教，種痘箕裘，已經數(shù)代”。這些記載表明，自16世紀以來，中國已逐步推廣人痘接種術，且?guī)煶邢嗍冢来鄠?。俞正燮《癸巳存稿》載：“康熙時（公元1688年），俄羅斯遣人至中國學痘醫(yī)”。種痘法后經俄國又傳至土耳其和北歐，毋庸置疑，世界上最早的臨床毒理學實踐應始于中國（圖1）。

人類對生命的本質需求是科學進步的內在引擎，任何保守的觀念和思想的禁錮最終會被沖破。從這個層面上，“醫(yī)”和“學”本無疆界，多一些Montagu夫人這樣的濟世志士才是人間正道。

2 近代生物毒理學的興起

近代生物毒理學奠基于法國微生物學家Louis Pasteur的功績。他的研究不僅發(fā)現(xiàn)了針對產褥熱、狂犬病和炭疽病的病原體疫苗，還提出了“微生物病因理論”（germ theory of disease）以及聞名于世的“巴斯德滅菌法”。后人為紀念他在人類衛(wèi)生事業(yè)上作出的豐功偉績，將他生前建立的研究所命名為“巴斯德研究所”。如今，巴斯德研究所已經成為擁有24個國際分支機構、100處研究基地的龐大醫(yī)學研究體系。

圖1 天花疫苗的發(fā)現(xiàn)

“以毒攻毒”一直是中國傳統(tǒng)中醫(yī)中藥理論的精髓。然而，現(xiàn)代人類對生物毒素醫(yī)療價值的認識應萌芽于德國Emil Adolf von Behring與日本北里柴三郎兩位細菌學家的共同研究成果。1891年他們發(fā)現(xiàn)，給動物注射白喉毒素并逐漸加大劑量后，動物血清中產生了一種可中和白喉病毒毒性的特異性物質，稱為抗毒素（antitoxin）。他們因這一歷史性的發(fā)現(xiàn)被認為是抗毒血清的鼻祖。

同期，1887年Swall用非致死劑量的響尾蛇毒注入鴿子體內，使鴿子獲得了抵抗致死劑量響尾蛇毒的能力，因而萌發(fā)了研制抗蛇毒血清的想法。1894年兩位法國醫(yī)生Césaire Phisalix和Albert Calmette共同創(chuàng)立了抗蛇毒血清療法的“中和”（neutrilization）理論，并用馬作為免疫載體研制了世界上第一個商品化抗蛇毒血清藥物［2－3］。1900年，歷史上第一家生產抗蛇毒血清的Mulford公司在法國創(chuàng)辦，產品行銷世界各地。

Calmette等劃時代的發(fā)明并非是治療蛇毒傷害的“萬靈藥”，一些醫(yī)療機構過分夸大該血清的臨床應用范圍，甚至將其用于抗蝎毒的治療中。隨后，諸多的臨床病例質疑Calmette等研制的抗毒血清的通用性。英國防疫病專家Charles James Martin首先發(fā)難，直言“盡管臨床表現(xiàn)雷同，不同蛇毒的中和反應具有多樣性”，并首次提出了蛇毒致死成分的劃分：血液毒素和神經毒素。一位墨西哥醫(yī)生Daniel Vergara Lope用Calmette等研制的抗蛇毒血清中和臨床的蝎蜇傷害，結果反應呈陰性。他隨即在犬類的身上注射蝎毒，提取出的抗血清在人體病例中卻獲得了成功。日本微生物學家野口英世也質疑Calmette等研制的抗蛇毒血清的通用性，他在美國洛克菲勒醫(yī)學院工作期間，發(fā)明了專門針對響尾蛇毒的抗毒血清，由此他得出定論：沒有一種抗毒血清對所有蛇毒傷害是通用的。野口英世同時也是梅毒的發(fā)現(xiàn)者，曾連續(xù)8次被提名諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，卻運氣不濟始終沒能上榜，但他一生孜孜不倦地投身于抗病毒事業(yè)［4］。為紀念這位“抗毒斗士”，他充滿睿智光輝的頭像被鐫刻在1 000日元錢幣和日本公開發(fā)行的紀念郵票上（圖2）。

圖2 “抗毒斗士”野口英世

歷史是公正的，盡管囿于當時科技水平的落后，Calmette等無法料知抗毒血清的專一性，但他的卓越發(fā)現(xiàn)無疑推動了現(xiàn)代毒理學科的發(fā)展。巴西，一個60%國土位于亞馬遜叢林地區(qū)的國家，大約有60種毒蛇，另外還有數(shù)千種令人望而生畏的毒蝎子、毒蜘蛛等危險性生物，有毒物種數(shù)量之多居世界首位，每年死于蛇毒的民眾數(shù)不勝數(shù)，深受其苦。在獲悉Calmette等研制的抗毒血清后，一位名叫Vital Brazil的醫(yī)生立即著手巴西毒蛇的抗毒血清研制，于是，抗巴西矛頭蝮蛇、南美響尾蛇傷害的單價血清，以及抗響尾蛇、蝮蛇和非洲帶蛇傷害多價血清一系列抗毒血清應運而生。他還是世界上第一個研制出抗毒蝎子和毒蜘蛛傷害血清的科學家。1901年2月23日，巴西總統(tǒng)阿爾維斯簽署法令，邀請Vital Brazil醫(yī)生組建 “巴西血清療法研究所”，后改名為“布坦坦研究所”，是世界首個專門從事毒蛇、毒蜘蛛、毒蜈蚣和毒蝎等各種危險性有毒動物的研究、疫苗生產和抗毒血清研制機構。如今，布坦坦研究所業(yè)已成為全球收藏有毒動物標本最多的科研機構之一，曾存有8.5萬個毒蛇標本。值得一提的是，為紀念Vital Brazil醫(yī)生為人類醫(yī)學事業(yè)做出的巨大貢獻，他的頭像被印刻在巴西最高面額的紙錢幣正面上，反面則是一條南美矛頭蝮蛇的猙獰面目［5］（圖3）。

圖3 Vital Brazil與Botantan研究所

偉大的人物往往蘊含著偉大的思想，但思想的正確與否則受制于時代背景和技術水平。盡管多數(shù)人已經知道理性思維的重要性，但無論是基于對真理的探求還是功利目的，科技的進步始終貫穿著懷疑和批判精神。

3 抗毒血清產業(yè)化的羈絆

科技的成就孕育著巨大的商機。坐落于英國倫敦切爾西的Lister研究所曾是20世紀初歐洲最大的抗病毒疫苗和抗毒血清生產基地。在Charles Todd的領導下，該所花費大血本從埃及收集成批活蝎，提取蝎毒后運回英國，作為制備抗蝎毒血清的原材料。1905年該所首次運用真空冷凍干燥新技術保存動物毒素。1956年該所生產的抗蝎毒血清年均產量達到了驚人的80 000支，同年，蘇伊士運河爆發(fā)政治沖突導致原材料供給鏈中斷，生產體系崩解。

同處20世紀初葉，墨西哥爆發(fā)了獨立戰(zhàn)爭。Durango，一個位于墨西哥北部的地廣人稀之地，也是當時宗主國西班牙政府軍和謀求獨立起義軍的兵家必爭之所，當?shù)匾虮椴贾旅拘蛔u為“蝎都”。Durango每年被蝎蜇傷的人數(shù)占整個墨西哥的十分之一，因此抗蝎毒血清便被列為軍方必備的物資之一。1913年，一位致力于抗蝎毒血清研制的墨西哥醫(yī)生H.V.Jackson迫于獨立戰(zhàn)爭所帶來的政治壓力，舉家搬遷到美國亞利桑那州，直接導致Durango抗蝎毒血清研制進程終止，給戰(zhàn)事造成了不小的沖擊。

1914年，曾在30年后成為左右二戰(zhàn)進程的美國總統(tǒng)、時任美國海軍秘書助理的羅斯福（F.D.Roosevelt）找到遠在巴西的Vital醫(yī)生，要求其幫助美軍制造抗毒血清，為派遣軍隊到墨西哥“調?！豹毩?zhàn)爭做前期物資準備。一時間，在Vital醫(yī)生領導下，那占地700英畝的“巴西血清療法研究所”儼然成為向美軍源源不斷輸送抗毒血清的代工廠。當時研究人員每隔5～6天就在馬和驢身上注射巴西矛頭蝮蛇和南美響尾蛇毒做預免疫，以年均800支抗響尾蛇毒血清、900支抗蝮蛇毒血清和4 500支多價抗蛇毒血清的產量供給前線美軍。1921年，Vital醫(yī)生離職后，由Afranio do Amaral接掌了改名為“Botantan研究所”的帥印。不知是否因該所與美國軍方的曖昧關系，他曾因“個人利益與公共機構之間的混亂人格行為”被指控行政違規(guī)，但最終事情不了了之。1924年，Amaral被力邀至美國哈佛大學醫(yī)學院，負責美國抗毒血清研究所（Mulford公司在美國的一個分支機構）的工作。值得一提的是，這個研究所竟是當今跨國生物制藥大鱷默沙東（Merck）公司的前身。

受國家利益的使命驅動無可非議，政治化的科學創(chuàng)新理念，或者說純粹的愛國主義感召下的建構理念，是迫切必須的。政治是手段，國家強大才是目的！但正如本次毒素大會美國國際防擴散研究院的一位官員Price說的那樣：“科學研究不應被了無心機地劃歸單純基礎理論范疇，多少不經意的新發(fā)現(xiàn)卻演變成了政治對決的卑劣伎倆。”似乎敲響了科技創(chuàng)新成果另一面的警鐘。

4 抗毒新藥的沉浮

20世紀40年代初可謂是抗毒血清發(fā)展的黃金年代。1943年，墨西哥第一家專門生產生物抗毒血清的公司Insititute Bioclon成立，產品主要面向墨西哥等拉美地區(qū)。其抗毒血清產品已涵蓋多個地域的有毒生物物種，如Coralmyn?（抗珊瑚蛇毒）、Antivipmyn?（抗響尾蛇毒）、Antivipmyn?TRI（抗中南美洲蛇毒）、Antivipmyn?Africa（抗非洲蛇毒）、Alacramyn?（抗蝎毒）、Reclusmyn?（抗棕色隱士蜘蛛毒）、Aracmyn?（抗黑寡婦蜘蛛毒）等。Bioclon也是墨西哥唯一一家被美國FDA批準為罕用藥（orphan drugs）狀態(tài)的公司，意味著該公司的產品可在美國市場擁有7年的專賣權。

同年，抗毒血清研究被納入歐美高校的基礎毒理學學科，美國亞利桑那州立大學是最早開始用兔子、貓和山羊等小型動物作為制備抗毒血清載體的研究機構。有趣的是，美國人似乎總是對抗毒血清的本土化生產持謹慎態(tài)度。1945年，Merck公司放棄生產抗黑寡婦蜘蛛毒血清，但在1954年又因為該產品的短缺重新恢復生產。

或許因為制備工序的繁瑣、生產成本的高昂，亦或是用于制備抗毒血清的動物載體觸犯了動物保護主義者們的敏感神經，20世紀50年代后抗毒血清產業(yè)的推進步伐總顯得磕磕碰碰。1946年，一樁藥物中毒事件使抗毒血清的前景頓顯黯淡：在美國St.Monica醫(yī)院的急救病房，一位名叫Emmett的神父親眼目睹了一個孩子的死亡，醫(yī)務人員悄悄告訴他，這位孩子的死可能是由于使用了抗蝎毒血清。頓時，一石激起千層浪，F(xiàn)DA隨即頒布規(guī)定，嚴禁再讓國外抗毒血清產品流入國內市場；同時，美國衛(wèi)生系統(tǒng)也被迫執(zhí)行法令：慎用一切生物類抗毒血清相關產品。

一場席卷整個美洲大陸的抗毒血清災難在所難免。1974年，Merck公司一頭曾服役20年用來制備抗黑寡婦蜘蛛毒血清“黃金”種驢 “仙逝”，宣告該抗毒血清就此停產。1980年，亞利桑那州頒布法令，禁止亞利桑那州立大學繼續(xù)從事抗毒血清的相關研究。到1999年，該大學的抗蝎毒血清研究幾近蕭條，隨著部門負責人Marilyn Bloom的隱退，亞利桑那州立大學抗毒血清研究宣布關門，導致在2004年源自亞利桑那州立大學的天然抗蝎毒血清全部告罄。

彌漫在美墨邊境的“殺人蝎”陰影卻依然纏繞在民眾的頭上，如烏云般揮之不去。據(jù)不完全統(tǒng)計，在20世紀90年代初，墨西哥全國范圍內被毒蝎蜇傷的事件達到了20萬例。在某些地區(qū)，年均毒蝎蜇傷比例居然高達2 000例／10萬人口以上。被蜇傷的人群70%以上皆為年齡不到10歲的兒童。盡管在成年受傷人群中，因蝎蜇致死的概率不足0.07人／10萬人口，但在兒童群體中，這一比例卻飆升到7.07人／10萬人口。1999年，國家地理頻道為墨西哥地區(qū)的“蝎災”專門錄制了一檔旨在喚醒國家政策性意識的節(jié)目，最終促成了美國亞利桑那大學和墨西哥國立自治大學毒理學家們在新型抗蝎毒血清研制的合作。他們與Bioclon接洽，形成了以亞利桑那州為中心的開發(fā)抗蝎毒血清項目框架。這一動作，暗示冰封抗毒血清商業(yè)市場發(fā)展幾十年的禁令終于開始解凍。

星星之火，可以燎原。針對抗毒血清產品的研發(fā)迅即在近十年內回溫。2004年Bioclon公司在美國開展新型抗毒血清的臨床試驗。由亞利桑那健康中心建立的抗毒血清產品研發(fā)和供銷網絡在2005—2006年已覆蓋全美。同時，F(xiàn)DA也逐漸向抗毒血清研發(fā)開啟大門，批準Bioclon公司以罕用藥物為名向旗下醫(yī)療機構供應抗毒血清產品，合同有效期達6年。

政策性的放寬是孕育新思想和新技術革命的溫床。圍繞抗血清產品的商業(yè)化生產捷報頻傳。2009年，Bioclon公司以基因體外表達技術，開創(chuàng)性地研發(fā)出重組型表達型抗棕色蜘蛛毒血清Reclusmyn?。該產品是世界上首個“無需天然毒素免疫獲取”的抗毒血清。借助大腸桿菌表達系統(tǒng)，每升培養(yǎng)物的產量相當于原先用5 000只毒蜘蛛毒液才能獲取的抗毒血清產量（圖4）。

圖4 重組型表達型抗棕色蜘蛛毒血清Reclusmyn?

抗毒血清的破冰之旅遠未結束。2011年8月3日，這一天注定將是抗毒血清歷史上永遠值得銘記的日子。FDA批準了世界上第一個用于治療毒蝎蜇咬的抗蝎毒血清藥物——Anascorp?（圖5）?！斑@是一個歷史壯舉！”負責該藥物臨床試驗項目的首席科學家、美國亞利桑那大學VIPER研究所主任Boyer博士動情地介紹：“它是FDA歷史上第一個批準的用于蝎蜇咬治療的藥物，第一個完全由拉丁美洲國家墨西哥制造并被FDA承認并引進的藥物，第一個在臨床試驗中被證實完全有效的抗蝎毒藥物，第一個幾乎不會引起任何過敏反應的抗毒血清?！睂喞Ｄ侵莸娜嗣駚碚f，毒蝎一直是場揮之不去的夢魘。據(jù)報道，每年有逾8 000個毒蝎蜇傷病例在這里發(fā)生，其中有幾百個病例會導致嚴重的神經性傷害。受害者大多為年齡不足10歲的兒童，他們被毒蝎蜇傷后，臨床上表現(xiàn)為呼吸功能障礙和全身性劇烈疼痛反應，若無法及時接受治療，病孩往往會在短時間內被窒息和過敏反應奪取幼小的生命。在Anascorp?問世之前，唯一的臨床解決辦法僅是針對疼痛反應給予精神類鎮(zhèn)靜劑，副反應極大且治標不治本，不少嚴重病例仍無法得到有效醫(yī)治。歷時12年，整合三方跨國界、跨基礎研究與臨床應用的研發(fā)力量，全亞利桑那州26家醫(yī)院聯(lián)合臨床試驗，1 500位自愿參試病人（大多為幼兒患者），“Anascorp?的誕生無疑是具有劃時代意義的臨床新藥的問世。”Boyer博士的喜悅之情溢于言表。

圖5 抗蝎毒傷害新藥Anascorp?

也許抗毒血清的發(fā)展史遠未止此，歷史前進的洪流始終是后浪推前浪?？v觀這場驚心動魄的拉鋸戰(zhàn)，窺探到的無疑是潛藏于科學背后的無形力量。科技創(chuàng)新與實踐應用的時間線并不緊密聯(lián)系，創(chuàng)新思維的實現(xiàn)有賴于多種因素?？v然民眾的一貫需求是生產力發(fā)展的本質動力，但生產力發(fā)展受諸如經濟壓力、宏觀調控、國際形勢等因素的制約發(fā)生上下波動。固然，“科學技術是第一生產力”在當下仍被奉為科技發(fā)展的金科玉律，但“科技”與“生產”漸行漸遠的事實難以回避。這似乎是個全局性的問題，有多維度、深層次的原因：政府投入、監(jiān)管制度、評價體系，特別是日漸異化的利益分配鏈，乃是其本源。然而，捫心而問：科研工作者自身是不是也值得反思，面對“芝麻開花節(jié)節(jié)高”的科研經費投入，我們的研究與“生產力”掛鉤了多少呢？“科技創(chuàng)新、產業(yè)轉型、創(chuàng)造就業(yè)”絕不是千呼萬喚始出來的口號性標語，等待著幾代人的前赴后繼，那才是歷史賦予的真正重托！

（2012年8月15日收到）

［1］CHISHOLM H.Encyclop?dia Britannica［M］.11th ed.Cambridge：Cambridge University Press，1911.

［2］CALMETTE A.The treatment of animals poisoned with snake venom by the injection of antivenomous serum ［J］.BMJ，1896，2：399－400.

［3］劉岱岳，余傳隆，劉鵲華.生物毒素開發(fā)與利用 ［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2007.

［4］LIU P V.Noguchi＇s contributions to science ［J］.Science，2004，305（5690）：1565.

［5］HAWGOOD B J.Pioneers of anti－venomous serotherapy：Dr Vital Brazil（1865—1950）［J］.Toxicon，1992，30（5／6）：573－579.

（編輯：段艷芳）

The Shining History of Anti－Venom Serum：A Winding Road in Scientific and Technological Innovation

LIU Zhi－rui①，JI Yong－h(huán)ua②
①Ph.D.，②Professor，Lab of Neuropharmacology and Neurotoxicology，Shanghai University，Shanghai 200444，China；Xinhua Translational Institute for Cancer Pain，Shanghai 202150，China

Based on a report from17th world biotoxin conference held in Hawaii，USA recently，this introduction provide historical examples in the road on anti－venom serum development，which shed light on the unblance between basic reseach and marketing in the field of life sciences，and the scientific thinking and highlights reflected from the history of anti－venom serum research and development industry.

biotoxinology，antiserum，scientific and technological innovation

10.3969／j.issn.0253－9608.2012.05.009