1 2021/9/3 下午 05:46:57

世界大戰漢他病毒現身,害腎衰竭、出血熱!病毒學家:老鼠為宿主,外型像花生

(關鍵字: 出血熱 , 病毒 , 出血 , 腎衰竭 , 漢他病毒

除了槍枝大砲、毒氣外,一次大戰時的軍人還有一個看不見的敵人,那是一種神祕疾病,讓許多士兵腎臟衰竭,出血死亡。二次大戰時,它又神祕出現,侵襲駐紮在芬蘭、挪威的德軍。沒有人知道它是什麼,有可能是細螺旋體病,也可能是漢他病毒的一種,感染漢他病毒,會出現 「腎異常出血熱 」。

不管是細螺旋體或漢他病毒,老鼠都是宿主。我們只知道兩次大戰裡,這種疾病在歐洲爆發,因為戰壕裡老鼠橫行。1915年當醫學界第一次在英軍身上發現這種新疾病時,稱它為 「腎水腫 」,不久,蘇俄東部居民也得了這種病。1930年代,神祕疾病再度現身,這次發生在日本駐滿州國的士兵身上。

1940年代它現身中國,有一個新名字,叫 「流行性出血熱 」,一路往南推進。1930年代末期,北歐地區也出現這種疾病,取名叫作 「流行性腎臟病 」,和亞洲的疾病很像,但是症狀較為輕微。

一直到了韓戰,這種疾病才正式出現在醫學期刊上。韓戰期間,共有3000名聯合國部隊士兵罹患這種疾病,造成400人死亡。它每隔一段時間現身,就有一個新名字,此次也不例外,叫作 「韓國出血熱 」。

大量培養漢他病毒

醫學界自30年代起就企圖解開此種疾病之謎,據傳蘇聯醫師曾將病毒注入人體內實驗,日本也曾對中國俘虜做這種試驗。

1950年代,一位北歐醫師更勇敢,他喝下了15公撮病人的尿液,企圖了解此種病毒對人體的影響。當尿液未發生作用,他又注射了5公撮病患的血液到自己體內,仍是沒事。他運氣好,顯然他採樣的病人體內已經沒有病毒了。

1978年,強森和韓國同事李侯萬(音譯)到韓國調查,他們猜測這種疾病與老鼠有關,因此將 「韓國出血熱 」病癒者的血清,放入老鼠的腎臟切片中,看有沒有反應,結果他們的靈感是正確的,他們分離出一種病毒,取名 「漢他 」(韓國一條河流名稱)。

在這之後,許多科學家加入分離漢他病毒競爭,但都只能在老鼠身上或者組織培養中分離出小量的病毒,我們需要更多的病毒,才能判定病毒的品種、形狀、大小與組成,做為診斷的依據。

解決之道可能在保羅.普萊斯與強森培養的細胞列 「維若E6 」(VERO E6),用 「維若E6 」培養伊波拉病毒、拉薩病毒效果很好,應也適用在漢他病毒上。只要培養出足夠的病毒粒子(每公釐約含一百萬個病毒),我們就能用電子顯微鏡觀察它的形狀、大小與結構。

我尋求強森的意見,他說: 「我要是你,就不會浪費這個時間,我們曾試過在『維若』細胞裡培養漢他病毒,並未成功,『維若E6』不見得有希望。」

但我還是覺得應該一試,於是找來了曾在獅子山共和國做過的唐娜.莎梭幫忙做組織培養,我們用的病毒就是強森與李侯萬分離出來的。剛開始,我們的實驗毫無進展,我有點挫折。接著又是細菌污染了培養皿,全部得丟掉重做。

整個過程挫敗至極,每一次莎梭把新的病毒放進培養皿,那些病毒不僅不會繁殖,還轉眼消失無蹤。通常我們每隔2、3天就會丟掉培養皿,但是莎梭決定放久一點,看會不會有什麼變化。

我們也加重了原始的病毒份量,希望能加速病毒的繁殖,但是份量拿捏十分困難,太少,不足以產生變化,太多,病毒又有可能干擾自體繁殖。

就像農夫要知道何時採收水果才是適當時機,研究者也要知道時間的拿捏,一般來說,5到6天後,組織培養就會腐壞,但是 「維若E6」十分強韌,我們決定讓它放到兩個星期。天天,莎梭都盯緊了培養皿。

終於,我們發現培養皿裡有一圈黃色螢光,代表病毒的數目增加,我們可以用電子顯微鏡觀察它的真貌了,此時,距離我們開始培養病毒已經6個月。

我們先用一種固定劑殺死病毒,以免操作時對我們產生危險,固定劑同時可以保持病毒組織的元素結構及生存形態,以便我們觀察。一切就緒後,我們將寶貴的樣本交給我們的電子顯微鏡技師愛克森.帕瑪。

帕瑪是個瘦小且寡言的人,對病毒結構研究貢獻頗大,是最佳人選。當我把樣本交給他後,就開始心神不寧,有可能病毒完全不現身,讓我們半年來的心血全部付諸東流嗎?

準備用電子顯微鏡觀察病毒需要2、3天時間,首先需用特殊化學劑染色,電子光束打下去時,才會顯像。然後還要將觀察物質切成薄片,才能在顯微鏡下觀察,因此,我們電子顯微鏡觀察到的不是病毒本身,而是它染色後的結構顯影。

3天後,我們齊聚在一個黑暗的房間等著看結果,有些顯微鏡技師不喜歡工作時有人在場,因為會分心,但是帕瑪知道這件事對我們意義重大,所以特准我們站在他背後觀看。

我們希望能夠看到病毒粒子的對稱形式,或者是看到病毒套膜,由於套膜有好幾種模樣,所以我們也不知道看到什麼形狀,就能確定是套膜。

我們對這個病毒的模樣毫無概念,它有可能像拉薩病毒一樣,是一種砂狀病毒,因為它們都是以老鼠做為宿主。我們一直盯著螢光幕看,直到兩眼昏花,還是看不出有任何像病毒的東西。我們只看到細胞、腐化物,沒有病毒。

「花生殼 」現身

回到實驗室,我們苦思下一步該如何進行。我們在螢光顯微鏡下可以看到黃黃的一圈,顯示一定有病毒,只是看不到它的樣子。1公釐液體裡只要有1千到1萬個病毒,就會顯現螢光,但是要在電子顯微鏡下看出它的模樣,病毒密度需要提高到一百萬個。

別無他法,我們必須用超級分離機將病毒粒子分離到試管底部。超級分離機每分鐘旋轉10萬次,一般實驗室的分離機每分鐘只能旋轉5千到1萬次,使用超級分離機,將可讓病毒密度提升10倍。

超級分離機有它的缺點,首先,它很費時;第二,高密度病毒十分危險,如果試管破了,病毒將在空氣中四溢。所以我們到 「第四級病毒隔離實驗室 」中做,莎梭穿上太空裝,她願意以豐富的經驗與風險一搏。

數個星期過後,我們終於拿到了那一撮留在試管底部的物質,我們用固定劑處理後,又送給帕瑪。

3天後,他叫我們前去觀看。我們再度齊聚在他黑暗的房間,看著電子顯微鏡投射出來的螢光幕,只見帕瑪慢慢地轉動按鈕,尋找病毒的蹤跡。

一個針點大小的空間,就可能存在著數10億個病毒,更何況針頭大小的物質,如果病毒數量很少,就很可能錯過了。帕瑪必須以10億分之一立方公尺做為單位面積搜尋病毒,看看能不能看到病毒套膜。病毒的體積約10億分之20到50立方公尺不等,搜尋起來非常費時且辛苦。

帕瑪是個很有耐心且技巧十足的技師,樣本裡可能充斥各式形狀的東西,有時一個病毒粒子破損,你只看到部分殘骸,仍要能辨識出它是病毒的一部分才行。一會兒後,帕瑪坐直了身體,我們壓抑住興奮,他看到病毒了嗎?帕瑪抬起頭說: 「我看到一些像是病毒的東西。 」

我聽到大家心跳加速, 「拜託,帕瑪,讓我看一下。 」但是帕瑪不是那種你可以催他的人,沒有百分之百把握,他可不會讓他的寶貝亮相。幾分鐘後,帕瑪把影像投射到螢幕上。我大叫出聲: 「花生? 」

這是人類第一次看到漢他病毒的長相。帕瑪冷靜地說: 「我想它是一種巴尼亞病毒。 」巴尼亞病毒是一種套膜病毒,通常病毒的套膜都是圓形,但是我們在處理樣本的過程,有可能將它拉扯成各式形狀,包括眼前這種花生殼形狀。

如果漢他病毒是一種巴尼亞病毒,那麼它是全新的一種,因為我們曾拿 「腎異常出血熱 」病患的血清和其他巴尼亞病毒做化驗,都沒有反應,顯示漢他病毒應當有完全不同的結構與化學組成。

現在,我們解開了此種病毒的部分謎題,接下來是如何給它迎面痛擊。莎梭以無比耐心做出來的組織培養方法,後來成為科學家們分離漢他病毒與製作試劑的標準方法,也讓我們對它的分子結構、遺傳組成有較多的認識,後來的研究者才能據此開發疫苗。

在歷經數個月的辛苦工作後,我們將純化過的病毒與細胞列送給 「美國陸軍傳染病醫學研究所 」、法國、比利時、英國與日本的研究者,希望對他們的研究有所助益。

諷刺的是,如果我們的研究晚了10年才成功,我們可能會申請專利來保障自己開發出來的病毒分離方法。但是,一1982年的醫學界和現在大不相同,那時的醫學界還深信通力合作,打擊疾病才是最重要的。

本文選自商周出版《第四級病毒Level4: Virus Hunters of the CDC》一書

健康情報區

健康情報區

擁有更多的健康知識以及專題報導

你是哪種族群看更多>