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星言星语与星月(226):衣原体之父

已有 2150 次阅读 2022-11-23 18:02 |个人分类:谈情说爱|系统分类:人物纪事

1980年6月,国际沙眼防治组织给中国眼科学会发来一封公函,邀请汤飞凡博士参加两年后在旧金山举行的第25届国际眼科学大会,并表彰他发现衣原体的贡献。

然而,此时的汤飞凡已经没有机会前往领取这份荣誉了,因为他已经去世20余载。而且,据说他们当时还有为他推荐诺奖的意愿,但汤飞凡永远地错过了。在得知汤飞凡已经去世的消息后,国际眼科学大会依然授予了他一枚金质奖章(图1)。

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图1  中国邮政1992年发行的邮票

什么是沙眼?沙眼的研究有哪些故事?汤飞凡又是如何成功的?下面为大家一一解密。

人类沙眼最早的记录起始于公元前3400年,即埃及的基辅(Khefu)时代,当时有记载关于沙眼临床症状的描述即倒睫症。沙眼来源于古希腊语“粗糙”,即上睑淋巴滤泡。公元11世纪阿拉伯医生认为沙眼分为4期,并指出倒睫是沙眼的主要并发症,称之为“埃及眼炎”。18世纪末,拿破仑率领法国军队从埃及归来时,法国士兵将这种疾病带入欧洲,随后英国士兵又将该病带入英国。同样,通过移民途径,这种疾病又传入了美洲大陆。这种疾病除了传染性强之外,其与贫穷、居住拥挤、卫生条件差、缺乏足够的水源供应有关。

在我国,沙眼也是一种古老的眼疾,最早的记载开始于《黄帝内经》,古时称为“粟疮”,又名“椒疮”,明朝哀学渊的《眼科全书》记为“睑生风粟”。在《审视瑶函》等眼科书中记载,“粟疮者,似疮非疹,翻开上睑,细颗业聚,生于睑内,如杨梅之状,其肉与粟米相似,赤白不定,多泪难睁……”。

沙眼之所以一直没有得到有效治疗,最根本的原因是未找到沙眼的病原体。而关于沙眼的病原体有三种认识,即细菌、病毒和立克次体。持细菌态度的学者是日本学者野口英世,他在新墨西哥从5个未经治疗的印第安人沙眼患者中分离出一种多形态的杆菌,该菌可引起人和动物发生类似沙眼的滤泡性结膜炎。但是,后来经过各国专家的反复实验,这种细菌接种在喉咽后,虽然引起滤泡性结膜炎,但是无瘢痕化,并且不是每个患者中都能找到该细菌。

也有人认为沙眼病原体是立克次体,主要是形态学相似。立克次体培养6周后,结膜呈现典型的第1期沙眼症状(未提及以后是否发生瘢痕和角膜变化)。但是,此后很多学者使用同样的培养方法,结果为阴性。

沙眼病毒说则经历了较为曲折的过程。1912年,Nicolle等研究证明沙眼的病原体是可以过滤的。他们釆用改良的Berkefeld V滤器,把沙眼患者的刮取物过滤,再将滤液接种在猴眼,使猴患上沙眼后,又接种在一位已盲目的自愿者眼中,结果这位被接种者也患上了沙眼,由此得出结论:沙眼的病原体是一种可过滤的病毒。该结果在1935年由Thygeson和Proctor重新做了滤过实验,即将沙眼患者刮下的物质研碎,用火棉胶膜滤过,将滤液接种在猴子眼内,结果这只被接种的猴子患上了沙眼,结论得以证实。最经典的实验是1938年,Thygeson检査了320例沙眼患者,共分为10组,发现在沙眼开始时100%可以找到包涵体,于急性期多为原体,并且原体的数量与疾病的轻重成正比,而在沙眼的后期包涵体的发现率明显减少。1951年,日本学者伊藤报道用电子显微镜检查沙眼组织中取得的滤过液,可见很多小体,大小约60-250 nm,5人接种该滤液,其中4人感染沙眼,因此有关沙眼的病原体被认为是滤过性病毒,但是也有实验得出了阴性结果。

那么,沙眼究竟是不是病毒引起的呢?

1954年,汤飞凡与他的合作伙伴张晓楼教授登上历史舞台。其实,早在上世纪30年代,汤飞凡就着手研究沙眼病毒,并推翻了日本专家的细菌说,为国际学界所承认。新中国成立,沙眼流行猖獗,防治问题未能解决。他与时任北京同仁医院眼科主任兼副院长的张晓楼教授协商共同合作,由张晓楼教授负责临床检查、提供临床标本,汤飞凡教授主持实验研究。他们接受前人失败的经验,首先从包涵体研究入手,因为包涵体形成是病毒等细胞内寄生的微生物感染的特征,即选择201例活动性的、无并发症且未经治疗的典型沙眼病例做结膜刮片,带回生物制品研究所实验室,经染色后于显微镜下检査,证实沙眼结膜刮片可查见包涵体。接着,他们将包涵体阳性的沙眼材料接种到1只健康猴子眼内,使其感染沙眼,证明了包涵体的感染性。此发现纠正了以往认为猴子患沙眼不产生包涵体的错误观点。

随后便是沙眼病毒的分离实验。根据1951年日本学者荒川报道小白鼠脑内注射、1953年北村用绒毛尿囊接种鸡胚的方法分离沙眼病毒的方法,他们从68例沙眼患者中采集材料,接种了2500多只小白鼠,观察发病过程和病理改变,但结果都是阴性,实验似乎进入了绝境(图2)。

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图2  汤飞凡与眼科合作团队研究沙眼支原体的留影(1950年代)

此时,他想起曾在哈佛大学见到秦瑟教授用“寇克斯卵黄囊接种法”成功分离和培养立克次体,推测沙眼病原体在卵黄囊中生长的可能性很大。卵黄囊是储存养料的仓库,不仅营养丰富,而且不会有什么抑制病毒的物质,而尿囊膜是排出和储存代谢废物的污水池,很可能有对病毒不利的物质。考虑种种试验的因素后,他制定了进一步的详细计划,在病理材料上要求要最为可靠、最为典型的沙眼,并且为防止细菌的生长,还在第一批分离试验中采用了青霉素、链霉素两种抑菌剂。

随着鸡胚分离实验的多次重复,他们终于在1955 年8月18日第8次分离试验中分离出了1株沙眼“病毒”!

这是世界上被分离的第一株沙眼“病毒”,他们将其命名为TE8。T代表沙眼,E代表病因,8是第8次试验。虽然分离出“病毒”,但成功率太低,后来才发现因为青霉素能杀死“病毒”。随之,他们改进了方法,使“病毒”分离率达到了50%,两个半月内又连续分离出8株“病毒”。后来,许多国家的实验室将其称为“汤氏病毒”,并将1956年分离出的TE55株作为沙眼病毒的标准株,在全世界范围使用。随后,他们证明“病毒”能在鸡胚中继续传代,用其感染猴能造成典型的沙眼并可找到包涵体,能将其从猴眼里再分离出来,得到“纯培养”。他们还用分级滤膜证明“病毒”是可过滤的,并测出“病毒”颗粒直径为120-200nm。

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图3  汤飞凡在实验室(1950年代)

此时,可以大功告成吗?但汤飞凡是一位作风严谨的科学家,他没有像当年的野口英世一样急于发表成果,决定严格按照科赫法则来确定沙眼的病原体。所谓科赫法则,即第一,要能从相应的病例中分离出这种微生物;第二,要能在体外传代培养出这种微生物;第三,所分离出的微生物要能在健康宿主中引起典型病变和症状;第四,能从接种者再分离出这种微生物。

为了进一步验证分离获得的沙眼病原体,汤飞凡和张晓楼教授决心做自体实验,以证明病原体对人眼的致病性。1958年1月和2月课题组分别将TJ16株病毒接种于汤飞凡的左眼睑结膜内,将TE106株病毒接种于张晓楼的左眼睑结膜内。接种后逐日行眼部检査,记录发病情况。

结果,他们的接种眼都急性发病,表现急性滤泡性结膜炎、角膜浅层点状浸润,伴患侧耳前淋巴腺肿大。两位科学家在患眼高度红肿、充血、流泪的病况下忍受痛苦坚持从自己病眼重复取材检验,先后自汤飞凡病眼结膜刮片取材査包涵体5次,4次阳性,取材分离“病毒”10次,2次阳性;自张晓楼病眼结膜刮片取材查包涵体13次,8次阳性,取材分离“病毒”8次,4次阳性。临床发病和实验检査结果都确凿地证实了分离的沙眼“病毒”为沙眼病因。接种后23d、41d,他们才分别开始治疗。张晓楼教授的左眼结膜上穹隆部,从此留下了沙眼瘢痕。

1957年,由汤飞凡、张晓楼、黄元桐等署名的沙眼病毒分离成功论文在我国《微生物学报》发表后,震动了国际微生物学界和眼科学界。美国、英国医学代表团来华访问索取分离的毒株,课题组送给Spooner两株冻干保存的毒种(TE8和TE55)。

由于沙眼和鹦鹉热及鼠蹊淋巴肉芽肿的病原体同属介于细菌与病毒之间的一组微生物,1973年国际微生物学分类将鹦鹉热-沙眼-性病淋巴肉芽肿这组长期被命名为病毒的微生物从病毒中移出,改称衣原体目,沙眼病毒正式改名为沙眼衣原体。

汤飞凡是国际上发现“衣原体”的第一人,也是世界上发现重要病原体的第一个中国人。

其实,汤飞凡的贡献远不至于此,他成功发明中国首批青霉素、遏制鼠疫的中国第一支狂犬疫苗、白喉疫苗,世界首支斑疹伤寒疫苗、牛痘疫苗,黄热病疫苗等,是中国当之无愧的病原学和预防医学的先驱(图4)。

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图4  汤飞凡铜像揭幕(2017年,湘雅医学院)



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