传染病界的“王牌杀手”
传染病界的“王牌杀手”,你以为是谁?是2003年在我国爆发引起全球恐慌的"SARS"?是人们“谈滋色变”、避之不及的艾滋病?还是去年在非洲肆虐,尤其是对西非造成很大危害的埃博拉病毒?
如果你的答案是其中之一,那真是“too young too simple”。武侠电影告诉我们,真正厉害的狠角色往往深藏不露,而且大隐隐于市。
就拿埃博拉来说,它的确是一个很恐怖的传染病。得病的人浑身出血,很快就会死亡。但是假如传染病有智慧,那么在它的江湖里,埃博拉顶多算个不懂事的小弟,都是夺人性命,埃博拉大张旗鼓、动静颇大,但直接就被人类消灭掉。还打草惊蛇,成功引起人类对这方面的关注,弄得以后兄弟们再干坏事的时候还得多加小心。
那谁才是传染病里的“一哥”呢?是肺结核。盖茨基金会结核病高级项目官桓世彤称它为“史上最成功的传染病”,可见它在江湖中地位之高。其实,它恐怕还是史上最难缠、最狡猾的传染病。
跟埃博拉这个不懂事的小弟一比,肺结核则是个智商开挂、卧薪尝胆、鬼见愁的“王牌杀手”。江湖中有诗云:
岁月悠悠七万载,贫寒富贵尽折伤。
咳咳血染门前草,叹叹飞花落雨塘。
病骨恹恹泉路近,孤坟岁岁断人肠。
凭君莫怨当年事,历代医家未有方。
据世卫组织《全球结核病报告》不完全统计,每年都会有1000万多人新发结核病,肺结核全球每年造成的死亡人数是170多万(我国的结核病病死率约占总数的12.5%)。
在传染病里面它每年杀死的人数是最多的。我们所熟知的艾滋病在2016年真正杀死的人也只有100万。把心血管病、脑血管病、肺癌、肝癌等等都算上,结核病致死人数也轻松进入前十。
结核病是一种古老的传染病,它跟人类共同相处已经超过了5000年,从古埃及金字塔的木乃伊和我国马王堆里出土的老太太身上都能查到感染结核病的痕迹。
在17世纪至19世纪,它曾是横扫欧美地区的“连环杀手”,在中国也有着“十痨九死”的历史。但直到200年前人们才开始关注这件事,因为当时的“网红”文艺圈很多名人——比如诗人雪莱、济慈、肖邦、卡夫卡、茜茜公主、哈佛、鲁迅、林徽因等——都是死于肺结核。
据结核杆菌发现者罗伯特·科赫(1843-1910)的统计,当时欧洲每七个人就有一个人会死于结核病。
罗伯特·科赫1882年发现结核杆菌、1905年获得诺贝尔医学和生理学奖
工业革命后的欧洲经济及文明最盛,而彼时积贫积弱的中国没有定量的统计数字,但其情况可想而知。
还记得小时候看《精武门》这类电影,里面必有这样一个桥段:中国人要打碎一个写着“东亚病夫”的牌匾。很多人都认为,“东亚病夫”主要是指当时中国的流行病—— 结核病。
这个“杀手”为什么这么冷?
十步杀一人,千里不留行
事了拂衣去,深藏功与名
结核病(TB)是由结核杆菌引起的一种慢性传染病,由于最常见的感染部位是肺,所以常常被称为肺结核,每20秒就夺去一个人的生命。
为什么这么多年来结核病这个冷面杀手可以如此横行无忌?现代的医疗手段还不能把它消灭掉吗?这与结核病的特点有关。
结核病通过空气在人与人之间传播。当患有肺结核的人咳嗽、打喷嚏或吐痰时,就会把结核菌喷到空气中。人们只需要吸入少数几个这类细菌就会获得感染。
结核菌会“潜伏”。结核菌是一种致病菌,但是它入侵到人体内后,会对宿主身体状况做出判断,选择休眠还是活动,“欺弱怕强”。当人体免疫功能下降时,它会得到信号,自然开始复苏、繁衍,刺激病人咳嗽,把它排到空气里面去,寻找新的宿主。
现在中国的小孩一出生要打卡介苗来预防结核病,但是卡介苗的作用是提高免疫力,却并不会让孩子们终生远离结核病,截止到目前,针对肺结核并没有有效的疫苗来进行预防。
除了疫苗预防之外,在20世纪40到60年代,抗生素发展迅速,出现了一些对治疗结核病有效的抗生素。所以从那以后,主治结核的医生可以治愈90%的病人,治疗的时间也从过去的一年缩短到半年。
开发治疗细菌性感染的抗生素已明显地让这个世界变得更加健康。不幸的是,结核病还会“迭代”。随着时间的推移,细菌不断地进化出挫败这些抗生素的能力,一种新型的耐药结核菌出现,而且耐药结核菌比超级细菌还要恐怖,从而让我们再次处于危险当中。
抗生素时代正接近尾声,如果我们不研究替代方法,那么针对这种结核菌,我们就有大麻烦了。
“枭雄”末路终有时
2015年,联合国通过了可持续发展目标,承诺在2030年消灭结核病。今年3月24日是第23届“世界防治结核病日”,今年的宣传主题是“开展终结结核行动,共建共享健康中国”。
近年来全球科学家通力合作,在结核病研究领域取得了众多突破性的研究进展,比如结核病的快速诊断,疫苗研发以及开发治疗过程中的新工具、新药物的发现等等。
就像古希腊神话中永不放弃的西西弗斯,为了在对抗耐药性感染的竞赛中保持领先地位,科学家们不断地寻找并利用致命细菌的弱点。
2013年,来自布朗大学化学系的终身教授Jason Sello领导的研究团队使用了一种新型化合物来利用导致结核病的细菌的致命弱点,设计了一种新的攻击肺结核细菌的策略。
在一系列的实验室实验中,Jason Sello领导的研究团队已经证明,通过抑制ClpP(发音为“clip-P”),可以杀死结核分枝杆菌,这是一种不受市场上任何抗菌药物影响的细胞酶。这项工作是初步的,但他们希望它能指明治疗结核病和其他对传统抗生素产生耐药性的新药物的方法。
对自己研究团队的这一成果,Jason Sello教授的兴奋与自豪溢于言表:
“我们的数据证实了ClpP是一种可行的抗菌药物靶标,我们有高度的信心,认为激活ClpP将抑制结核分枝杆菌的生长。原则上,制药公司可以将ClpP抑制作为一种设计策略来开发新的结核病药物。”“我们以一种完全不同的方式来考虑治疗结核病,我们没有试图杀死细菌,而是试图使它更容易受到免疫系统的影响。用一种传统的抗生素来对抗细菌对免疫系统的防御,可能是一种双重打击。”
这让我们看到希望,并满怀期待:曾肆虐数千年的传染病,终将走到尽头,被封印在历史书里。
到那时,也许最高兴的是像Jason Sello教授这样把毕生精力投入到解决人类健康挑战的科学家,因为科学不仅是他们的事业,更是他们的情人。
科学是他的情人
Jason Sello
Jason Sello教授非常喜欢看音乐家传记,尤其是整个西方世界家喻户晓的爵士乐宗师——“艾灵顿公爵”的生平故事,因为艾灵顿公爵对自己热爱的音乐事业终生都有着持续的创造力,并付出卓绝的努力,而这也正是他对科学事业的追求。
如果说音乐是艾灵顿公爵的情人,那么科学则是Jason Sello教授的情人。除了演奏和听音乐(尤其是爵士乐)之外,科学,既是他的事业,也是他唯一的业余爱好。
那么,Jason Sello教授每天努力工作和学习科学的动力是什么呢?
“我对自然世界的好奇心,以及对科学可以用来解决世界上许多问题的强烈信念,让我有了动力。”
他是这么想的,也的确是这么做的,用科学来解决当今全球最迫在眉睫的问题。
Jason Sello教授的研究方向包括化学生物学和有机化学,对合成有机化学、微生物学、抗生素机制和阻力、新药研发、生物燃料、分析化学等研究领域均感兴趣。他和他的研究小组的成员一直在研究抗菌疗法和生物燃料生产的新方法,研究主题围绕着人类健康挑战和能源挑战的潜在解决方案。
近些年,能源问题越来越突出,能源的巨大消耗,人类对化石燃料的依赖给地球环境造成了极大的损害,因此他不遗余力地想要开发一种环保的、技术上简单的方法,将废植物油转化为生物柴油。
“以牺牲环境为代价的能源生产是站不住的,应该不惜一切代价加以避免。”
2010年,Jason Sello教授和布朗大学的博士后研究员一起,成功设计了一种用环保催化剂将废植物油转化为生物柴油方法。他们的生产过程也比当时将废植物油转化为生物柴油的方法快6倍,因此消耗的能源更少。
这项研究受到了美国国家科学基金会的资助,布朗大学也通过R.B.所罗门奖给Jason Sello教授提供了支持。
而信息时代的高速发展,使得存储我们日益数字化的世界中产生的大量数据正迅速成为一个严重的科学问题。就在今年2月份,Jason Sello教授参与了由布朗大学的一组化学家和工程师发起的一个新项目,他们将寻找方法,利用溶液中的分子来存储和操作数字数据。
这是以前从未有过的方法——用溶解在溶液中的分子来表示数据。这样的系统可能有可能将数十亿兆字节的数据存储在一个烧瓶中。这一项目将得到美国国防高级研究计划局(DARPA)分子信息学项目的410万美元的奖励。
从解决人类健康问题到能源问题,再到数据存储问题,Jason Sello教授可谓是用行动诠释了“革命同志一块砖,哪里需要哪里搬。”
“科学并不总是精英统治”
由于天分和努力,Jason Sello教授在求学和工作生涯中可谓成绩卓著,已发表40多篇学术论文,6项重要专利,参加国际大型学术会议并发表演讲逾70次,是业内众多顶级科学期刊评审。所获得的奖项更是不胜枚举,比如Glaxo-Wellcome-UNCF科学成就奖、宝来惠康基金成就奖、布朗大学所罗门奖、化学前沿奖、美国国家科学基金会(NSF)终身成就奖。
Jason Sello教授不仅是一个勤奋的科学家,更是一个善解人意、激励学生的导师。获得博士学位本就十分困难,他深知对于有色人种和弱势背景的学生来说,这条路尤其艰难,因此他总是鼓励他们,帮助他们提升竞争力。
“我建议来自弱势背景的年轻人不要把他们的性别、种族或民族视为障碍。科学并不总是精英统治。然而,在这个行业中,思想是商品,出版物是货币。寻找优秀的导师、善解人意的咨询老师和支持同辈的朋友网是至关重要的。”