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鸡胚，竟然解决了流感病毒培养大难题 | 医学有故事13

2023-06-19 13:20

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

医学有故事

上一篇我们说到，医学家们千辛万苦，终于发现，人流感病毒和猪流感病毒其实是同一种病毒，流感是可以在人和猪之间互相传染的。

研究进行到这里，医学家们自然而然地就想追问一个问题的答案：这种病毒跟 1918 年流行的那场可怕病毒一样吗？

本文内容来自读库文库本系列《人类与病》，已获得读库授权

学霸初到磨坊山

1918 年已经成为历史，当年身患流感的人即便没有死亡，也早已康复，所以不可能从他们的鼻子里提取病毒。但是，他们的体内或许还有抗体。是不是有抗体，可以用实验来测定。只要找到 1918 年曾经患过流感的人，用他们的血清做实验，证明这些血清对猪流感病毒确实有抑制作用，一旦跟这样的血清调和到一起，猪流感病毒就不再能感染雪貂。

实验做成功了，看来，锡达拉皮兹 1918 年开始出现猪流感不是巧合，那些猪感染的多半就 1918 年肆虐人间的同一种病毒。至于当初是人感染了猪，还是猪感染了人，事情已经过去十多年，凭他们手头的素材和技术，是不可能得出答案的。

第一次世界大战的士兵感染 1918 大流感

（"4 - Spanish Flu in Bradford (1918)" by Bradford Timeline is licensed under CC BY-NC 2.0.）

莱德劳小组为保存病毒火种，一代又一代地用史密斯毒株感染雪貂。这个传代培养操作带来一个意外发现：经过几十代传播之后，史密斯病毒出现了某种变异，能让实验室小白鼠感染流感。小白鼠比雪貂更容易繁殖，也更容易操作，这个发现对后来的流感研究是一个很重要的加速引擎。

莱德劳小组还有另一个重要研究成果，不过，造就这个成果的主力是个客串选手，名叫伯内特（Macfarlane Burnet）。

伯内特是澳大利亚人，从小就是学霸，考试成绩排全校第一是常态。读博士的时候，他的毕业考更吓人，成绩远远超过同届学生。当时澳大利亚学校的成绩评估是动态的，要按照每届学生的总体成绩来调整及格线，免得每次考题难度不同，造成各届学生分数出现不合理的差距。这个设计很贴心，但这一年学校必须把伯内特的成绩剔除，不然的话，他一个人的分数就能把整体曲线拉高，那么许多同学就没法及格。

学霸伯内特（Macfarlane Burnet）

（"File:Sir Frank Macfarlane Burnet. Photograph by Faingold, Denver. Wellcome L0018743.jpg" is licensed under CC BY 4.0.）

伯内特毕业之后，在墨尔本的霍尔医学研究院做副院长，研究专长是噬菌体，那是一种专门感染细菌的病毒。伦敦的国立医学研究院 1933 年得到洛克菲勒研究所资助，资金充裕，听说澳大利亚受大萧条冲击，经济吃紧，伯内特的工资给削减了四分之一，而莱德劳他们的流感研究当时还处于艰难摸索阶段，很需要病毒专家，就向伯内特伸出橄榄枝，说我们请你来做客座研究员，一年一千英镑，两年的合同。孩子小没关系，我们出旅费，让你妹妹一起过来照看孩子。

一千英镑在那时很阔气了，而伯内特的老板认为英国医学比澳大利亚先进，伯内特能去那边合作，也是个很好的学习机会，回来必定对霍尔研究院的发展有推动作用，就答应给伯内特两年研修假。就这样，伯内特来到了磨坊山。

培育病毒的天堂——鸡胚

刚开始，国立医学研究院也不太确定该给伯内特安排什么项目，恰好这时德国的热带病专家齐库斯（Wa l t erKikuth）来求助。齐库斯正在研发阿的平（Atabrine），那是第一种人工合成的抗疟药，当时处于动物实验阶段。

抗疟药——阿的平（Atabrine）

（"File:Distribution of atabrine (NCP 002196), National Museum of Health and Medicine (4668454561).jpg" by National Museum of Health and Medicine is licensed under CC BY 2.0.）

因为疟疾在鸟类身上也很常见，齐库斯就用金丝雀来做动物模型。实验一直很顺利，但最近情况出现意外转折，那些金丝雀一感染疟疾就迅速死亡。他怀疑金丝雀可能合并其他感染，可血液里找不到细菌。排除了细菌，接下来应该考虑病毒感染。齐库斯是研究疟原虫的，对病毒不熟悉，就来找国立医学研究院院长戴尔（Henry Dale）。戴尔说我刚好从澳大利亚借调来一位病毒专家，就让他替你找原因吧。

伯内特确实是高手，很快就确定金丝雀感染了一种痘类病毒，跟禽痘病毒是近亲。

说到禽痘病毒，伯内特知道一个线索。当时大家都认为病毒没法在体外培养，很多人做各种尝试，最接近成功的也都是在某种动物体内“培养”某种特定的病毒，那其实不能叫培养，而是制作了一个疾病的动物模型。但有一个实验结果，几乎可以算是病毒的体外培养技术。事情发生在病毒学家古德帕斯丘（Ernest W.Goodpasture）的实验室。他们当时在研究禽痘病毒，起初是把动物的肾脏或是神经细胞放在培养皿里，再把禽痘病毒放进去，但培养皿里总是迅速长出很多细菌，就算是有一些病毒繁殖，也给淹没了，不可能得到纯净的毒株。后来古德帕斯丘建议助手试一个新鲜东西：孵化几天的鸡蛋。可能他觉得，已经孵化几天的鸡蛋，里面的鸡胚可以算一只鸡的雏形，禽痘病毒既然能感染成年的鸟，或许也能感染鸡胚，而鸡胚的蛋壳可以避免其他微生物的干扰。

孵化 6 天的鸡胚

（"Chicken embryo - 6 days" by Carolina Biological Supply Company is licensed under CC BY-NC-ND 2.0.）

理论很正确，不过实际上怎么才能彻底防止其他微生物污染，还是很费了一番工夫。不管怎样，最后他们真的能在鸡胚里繁殖禽痘病毒。

伯内特知道这段公案，于是迅速产生一个联想：禽痘病毒能在鸡胚里生长，或许金丝雀痘病毒也可以。

确实可以，他顺利地在孵化十天的鸡胚里繁殖出金丝雀痘病毒。

这些是他刚到磨坊山研究所时做的项目。有一天，他在研究所的走廊上遇到莱德劳，莱德劳很兴奋地对他说：“雪貂打喷嚏了！”

他莫名其妙，问莱德劳在说什么。莱德劳发现自己有点过于兴奋，赶紧调整一下情绪，然后告诉伯内特，他们在研究流感。因为大家都知道病毒不可能在体外培养，唯一能做的是找一种可以感染人类流感的动物，用来做动物模型。他们摸索了很久都不成功，但是现在有了进展，他们前天用史密斯的鼻涕给两只雪貂接种，今天雪貂打喷嚏了！也就是说，很可能雪貂能被人类流感感染。现在终于有流感病毒的动物模型了。

伯内特想到金丝雀的事，脑神经转了几个圈，忽然想：何不试试用鸡胚来培养流感病毒？

这是个划时代的念头。

他一试之下发现，流感病毒在鸡胚里发育非常繁盛。

他们当时并不知道原理，只是姑妄试之，没想到竟然成功。后来我们知道，所有的流感病毒，无论是人的、猪的、马的，都起源于禽类流感病毒，所以流感病毒来到鸡胚，可以说是回归故土。

尽管不明白里面的道理，他们的这个发现还是意义非常重大。能在鸡胚里培养病毒，环境干扰比活体动物少，而且很容易控制，雪貂有时候会咬人，鸡胚从来不咬人。那以后，流感病毒研究飞速进展。

两年之后，伯内特回到墨尔本，顺便带回去一批流感病毒样本，在霍尔研究院继续研究如何改进鸡胚培养技术。他在鸡胚的不同发育阶段接种，还试着给鸡胚内部不同区域注射病毒“种子”，包括卵白、卵黄囊、羊膜腔、尿囊腔，甚至鸡胚本身，最后选中的是尿囊腔，那里病毒繁殖得最快。

分离鸡胚

（"Cutting out chicken embryo" by val sv is licensed under CC BY-NC-ND 2.0.）

鸡胚培养成为世界各地实验室的标准技术之后，又带来一个很重大的发现。

血凝测试法的意外发现

1941 年，美国病毒学家赫斯特（George Hirst）用鸡胚培养了一批流感病毒，接下来需要从鸡胚尿囊腔里吸取病毒。他把已经孵化了两天的鸡胚放在托架上，从气室那头敲开一个口，从这里可以看到尿囊腔里的液体变得浑浊，说明里面已经繁殖出大量病毒。他用一根纤细的吸管插入尿囊腔，准备吸取带病毒的尿囊液，这时不小心手抖了一下，刺破了一根鸡胚里的小血管，一股血液渗出来，像一小朵红云在尿囊液里弥散开。

赫斯特从来没遇过这种事故，一时不确定该怎么处理，就停下来思考。十几秒钟之后，他忽然发现，那些渗入尿囊液的血液凝成了细小的血凝块，然后沉到尿囊液底部。

赫斯特反应很快，脑子立刻开始飞转。

当初安德鲁斯和肖普他们研究流感，要判断是不是真的存在流感病毒，用的是血清抗体加动物实验。比如遇到某个疑似流感患者，首先需要用这位疑似患者的鼻涕给雪貂接种。如果雪貂出现流感症状，这算是第一步证明，但还不是充分证明。用医学行话来说，这只能叫作“高度提示”流感。要更扎实地证明，必须手头有带抗体的血清。以往患过流感，后来康复了的人，血清里必定有抗流感抗体，这就是抗体血清。用这样的血清跟那位疑似患者的鼻涕混合，然后再给一只健康雪貂接种，倘若这次接种之后雪貂不发病，就说明疑似患者鼻涕里的流感病毒被抗体精准抑制，这就是更可靠的证明。这个方法有用，但至少需要观察两三天才能看到结果，而且雪貂发作的是不是流感，只凭症状，还是有一定的可能会判断错误。

赫斯特想，如果血液遇到流感病毒就凝集，这岂不是一个很好的测试方法？要鉴定是不是有流感病毒，就把一滴血液滴进疑似病毒的样本混悬液里，发生凝集反应就是阳性。这种血液凝集反应非常直观，肉眼就可以判断，而且只需要十几秒钟就可以看到结果，简直太方便了！

显微镜下，血液开始凝集

("Beginning of a blood clot on an implanted medical device" by ZEISS Microscopy is licensed under CC BY-NC-ND 2.0.)

听起来很美好，但他知道，真能把这当作测试方法之前，还需要做很多验证：第一，是不是每次鸡胚血液遇到流感病毒都会凝集？他做了系统测试，答案是肯定的：不但鸡血，人血也一样，遇到流感病毒就凝集。第二，血液遇到别的病毒也会凝集吗？他把当时能找到的病毒纯净株，包括天花病毒、狂犬病毒、黄热病病毒，全试了，都不会导致这样的凝血反应，只有流感病毒会。

就这样，赫斯特发明了流感病毒的血凝测试法。

后来，他和其他实验室的学者们继续改进这个测试，让它不仅可以确定是不是存在流感病毒，还可以测量病毒含量的高低，鉴定疫苗的效价。若是跟已知的流感病毒抗体配合使用，则可以鉴别不同的病毒亚型。虽然后来发现其他一些病毒和细菌也能让这个测试出现阳性反应，但根据样本来源不难做出正确判断。

一直到现在，血凝测试依然是检测流感病毒的重要方法。

沉迷冒险的富二代

到这个时候，世界各地的实验室都有人在研究流感病毒。

他们研究的病毒株有史密斯毒株，也有后来从其他病人体液里提取的毒株，但这些都是很普通的季节性流感，跟 1918 年那次惨烈的大流行比，只能算和风细雨。大家最想知道的是，为什么 1918 年那次流感病毒毒力如此猛恶？这样的病毒还会再次出现吗？如果真的出现，人类应该怎么防范？

要回答这个问题，必须研究 1918 年病毒本身。要做这个研究，手里必须有 1918 年流感病毒的样本。

可是，到哪里去找这个病毒？

1918 年，肯定全世界到处都有这样的病毒在飘飞，但没人知道流感是病毒引起的，那时大多数人都相信菲佛的理论，认为流感嗜血杆菌是肇因，于是研究流感的人都忙着从病人体液里分离这种杆菌，然后费劲巴拉地给这种杆菌培养留种。谁都没想到真正的病原体竟然藏在那些被扔掉的病人体液样本里，更没想到应该把这些样本保存。

1918 年，病毒到处飘飞，可惜无人保存

（"Red Cross Home Service arriving just in time to rescue this woman from the clutches of influenza (1918). Original from Library of Congress. Digitally enhanced by rawpixel." by Free Public Domain Illustrations by rawpixel is licensed under CC BY 2.0.）

当然，就算有人想到这种可能，那时候也没法保存。要防止病毒成分（尤其是里面的遗传物质）降解，必须把病毒样本保存在－18℃ 以下，那时候还没这样的实验室设备。

看起来，1918 年病毒已经成为历史，人类永远不可能再跟它见面。但居然有个人不服气，试图打破这个僵局。这人叫赫尔廷。

赫尔廷（Johan V. Hultin）是瑞典人。他父母有钱，自视甚高，就很重视小赫尔廷的身份教育，试图让孩子珍惜自己的高贵地位。没想到这番灌输起了反作用，小赫尔廷从小就对“上等人”厌恶加鄙视。

他十岁那年，父母离异，把他过继给了一位名叫奈斯隆德（Carl Albert Næslund）的医学教授。奈斯隆德经济地位或许没那么高，但学术地位却不低，曾经多年担任诺贝尔奖评选委员会主席。最让小赫尔廷高兴的是，奈斯隆德为人很体谅通融，对小赫尔廷幼年形成的叛逆倾向，奈斯隆德并不打算强行“纠正”，而是让他自己去经历人生，寻找答案。

因为继父的这份宽容，小赫尔廷青春期之后依然很有点激进，试图寻找机会跟劳工阶级打成一片，奈何劳工阶级并不接纳他，甚至认为他不该到码头做搬运工人，因为那就意味着有一个穷人失去了工作机会。

这类打击经历得多了，他慢慢摆脱了一些天真，对社会的认识多了些理性，于是决定回到学校读书。最初他是到瑞典的乌普萨拉大学学医。瑞典大学允许学生中途辍学做其他的事，回来之后，早先修到的学分依然有效。赫尔廷对瑞典那种传统贵族气氛很不待见，向往美国的亲民风尚，1949 年，刚结婚的他就跟妻子休学半年，到美国各地旅行观光。

他在艾奥瓦州有个姨妈，到那里之后，姨丈借给他一辆 1947 年产的斯图贝克车，他们从南边的亚利桑那一直跑到最北边的阿拉斯加，踏遍美国所有的州，顺便还探访了加拿大大部分省。

这次旅游经历很丰富。在亚利桑那，他看到辽阔的沙漠和高耸的仙人掌。在纽约，他看到一个机器上面的标签写的是 Coin Laundry，他猜想这意思是“硬币洗涤”，就跟太太嘀咕，说美国人真讲究，连钢镚都得用机器洗干净，显然是对细菌过于担心。几个月之后才从别人嘴里得知，那俩词的意思是“投币洗衣机”，他暗自庆幸当初没跟人说出自己的“理解”。在阿拉斯加，他看到当地小溪里斑鳟子（北极茴鱼）在慢悠悠地游荡，随便抛个飞钓就能钓上来一条。所以每次在路边扎好帐篷，只要他动身朝溪边走，太太就开始动手点燃篝火，架起便携煎锅，因为她知道，十五分钟之内必定有一条硕大的斑鳟子等待下锅。

赫尔廷曾以为“ Coin Laundry”的意思是“硬币洗涤”

("Miami Coin Laundry" by Midnight Believer is marked with Public Domain Mark 1.0.)

他们一路向北，抵达汽车能开到的最远端，阿拉斯加的费尔班克斯（Fairbanks）。这个边陲小镇有几家客栈，但价格奇贵，赫尔廷住不起，决定还是跟一路上那样，找片空地扎帐篷。这时一个好心的店小二跟他们说，现在是暑假期间，本地有个阿拉斯加大学的分校，学生宿舍空着，或许学校能廉价租给游客。

赫尔廷到学校一打听，真有这样的廉价出租屋，一晚上只需要付五十美分。房间很简陋，就是个原木搭建的小屋，可怎么都比住帐篷舒服多了。

第二天，赫尔廷夫妇到校园散步，意外遇到一位同乡，攀谈之下发现有双方都认识的朋友，感情更是亲近了许多。

那位同乡听说赫尔廷夫妇到学校住宿是为了省钱，就顺口说你们要不要打个零工？这个大学里有个古生物学教授盖斯特（Otto Geist），一直在阿拉斯加做考古挖掘，目前暑假，学生走了，工作停顿下来。如果赫尔廷夫妇愿意给他做助手，他肯定乐意。

赫尔廷夫妇本来就着迷各种荒原冒险，如今可以在专家指导下去探索荒原，还能拿工资，这么好的事到哪儿找去？两人一秒钟都没迟疑，立即去找盖斯特教授。

接下来的几个星期，他们跟着教授到处寻找古生物化石。

盖斯特教授在当地因纽特人中很受欢迎。阿拉斯加地旷人稀，交通工具不是狗拉雪橇就是小飞机，盖斯特如果开飞机去某个挖掘地点，当地因纽特人看到他飞过来，都会赶到海滩，帮着把地面的浮木清除，让盖斯特降落。

赫尔廷跟着盖斯特学习古生物学，学习如何在多年冻土（Permafrost）地区勘察地貌，锁定最有希望找到化石的地方，学习如何挖开多年冻土而又不破坏冻土里埋藏的东西。

冻土地貌

("Permafrost pattern" by Brocken Inaglory is licensed under CC BY-SA 3.0.)

电击般的启示

半年过去，赫尔廷不想回瑞典。凭着乌普萨拉大学教授的推荐，他成为艾奥瓦州立大学的交换生，在微生物学系的实验室里做研究。

微生物系主任波特（Roger Porter）有个习惯，每次有国际知名微生物专家来到埃姆斯市，他都会尽力把他们请到校园参观，再安排一个集体午餐，让感兴趣的本校学者一起吃饭，交换一下前沿发展的消息。除了教职员工，波特也会挑选三四名表现出色的研究生参加午餐聚会。

赫尔廷是刚来不久的交换生，本来不太可能被选上，但他有一手秘技意外引来垂青。

许多生物学实验要求精确控制时间，尤其是那些需要加热的实验，如果加热时间超出十几秒，实验就可能黄了。实验室里每个学生都有一座闹钟，给自己的实验定时。问题在于，一个实验室最少也有十几名学生，各自有自己的定时，闹铃此起彼伏，时间长了，人就很容易麻痹，本来是自己的闹钟响，却以为是别人的，结果就耽误了实验。

赫尔廷来到实验室不久，因为这样的问题搞砸了几次实验，就琢磨该怎么解决。这问题对他算不上什么挑战，要知道他继父奈斯隆德本行是医学教授，同时也擅长手工，自己修建了一座地中海风味的别墅，设计别致，带花园池塘，奈斯隆德去世之后，瑞典王室特地买下那座别墅，给一位皇太子做私人居所。当初赫尔廷跟着继父一起盖房子，早就磨炼出极强的动手能力，眼下面对这个实验室难题，他拿起闹钟看看，很快就做了一个装置，能让敲响闹钟的小锤子带动本生灯的煤气开关，闹钟一响，本生灯自动关闭。

本生灯

("WARRINGTON BUNSEN BURNERS" by jasonwoodhead23 is licensed under CC BY 2.0.)

这一天，系主任波特请到著名病毒学家黑尔（William Hale）来访，参观内容之一是实验室里学生们做实验的场景，波特让赫尔廷表演一下他的那个闹钟控制机关。表演结束，黑尔愣了一下，摇摇头说：“老天。八十多年了，做实验的人一直用闹钟提醒，有多少人抱怨实验搞砸了，就是没人想到这么做。”

黑尔的反应让波特非常开心，那天的午餐会邀请名单里就有了赫尔廷的名字。

午餐会的内容跟平时一样，大家交流一下新知识，简短评论一番，内容大多离不开病毒，脊髓灰质炎是当时热点难题，流感则已经有一段时间没什么进展。有人提到 1918 年流感的超级毒性，黑尔简略地评论了几句：这个课题，最大的障碍在于没有当年的病毒样本。而且这个问题几乎不再可能有解，如果有，唯一的机会就是 1918 年大流行期间，某个死于流感的人被立即埋在常年冰冻的环境，比如接近北极的多年冻土地区，那么他体内的一切生物降解过程都被冻结，如同被按下暂停键的动画画面。假如能找到这样的尸体，或许他肺脏里的病毒依然还“活着”，就有可能把这些样本带回实验室做研究。