每個過敏的人,都該感謝他和雞屁股

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來源:公眾號「科研圈」

作者:戚譯引

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如今,如果你出現了過敏,醫生通常會開幾種藥物幫你緩解癥狀,可能還會讓你做個過敏原測試,幫助你避開它。你還會經常在新聞上看到,某人捐獻骨髓或者器官,挽救了另一個人的生命。

免疫疾病需要高度針對性的治療,而在六十年代,「過敏」這個詞能概括各種各樣五花八門的癥狀,從輕微的皮疹到嚴重的全身性疾病。而且,有的患者抗體水平很高,卻反覆感染同一種病毒;有的患者體內沒有相應的抗體,卻能抵抗這樣的感染。

而解決這些謎團、打開現代免疫醫學大門的鑰匙,就藏在《家禽科學》(Poultry Science)上的一篇關於雞屁股的論文里。

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回到 1952 年。俄亥俄州立大學的研究生布魯斯·格里克(Bruce Glick)發現雞、鵝等家禽的屁股上有一個不起眼的腺體,他嚮導師請教,得知這叫法氏囊(bursa of Fabricius,又叫腔上囊)。義大利解剖學家希羅尼姆斯·法布里休斯(Hieronymus Fabricius)在 17 世紀初首先描述了這個腺體,然而三百年過去了,人們仍然不知道它有什麼作用。格里克就把它當成了自己的研究課題。

年輕的布魯斯·格里克 | 圖片來源:The Journal of Immunology

格里克養了一群雞,觀察法氏囊的生長發育。隨後,他切除了幾隻雞的法氏囊,然而日子一天天過去,這些雞活得好好的,看起來沒什麼不同。

直到有一天,他的同學提莫西·張(Timothy Chang)要給本科生上課,演示疫苗如何讓動物產生抗體。因為實在找不到合適的雞,他只好向格里克要了一些。然而演示結果讓張非常尷尬:一個星期後,這些雞大多沒有產生抗體。

張去找格里克算帳。格里克檢查了筆記,發現那些沒產生抗體的雞恰好就是切除了法氏囊的幾隻。他們馬上著手進行下一步研究。

這兩人可以說非常走運,不光是因為張恰好借走了那些雞,還因為他在演示中用的恰好是沙門氏菌 O 抗原。針對沙門氏菌的抗體產生的時間比其他抗體要晚,更容易受到切除法氏囊的影響;也就是說,如果用其他抗原做實驗,這些雞的反應很可能沒什麼不同。

經過更深入的研究,他們得出結論:「法氏囊極有可能在抗體形成中發揮重要作用」。這篇論文被投稿到《科學》(Science),卻遭到了拒絕,因為「對機制的進一步闡釋……還應在發表前進行嘗試」。最後,它被《家禽科學》接收,於 1956 年發表。

在隨後的幾年中,這篇論文就躺在角落吃灰。

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幾年後,免疫學專家哈羅德·沃爾夫(Harold Wolfe)讀到了這篇論文。他重複了格里克的實驗,又在一次學術會議上作了介紹。明尼蘇達大學的羅伯特·古德(Robert Good)就在現場。

羅伯特·古德 | 圖片來源: Mayo Clinic School of Continuous Professional Development

古德先前觀察到,雞的胸腺參與免疫系統的工作。得知法氏囊也發揮著免疫作用,他突然想到:也許人也和雞一樣,有兩套免疫系統?

古德馬上召集人馬開始研究,其他實驗室也沒落下,競爭相當激烈。當時,用雞進行的實驗得出的結果並不一致,雞的年齡、使用的抗體類型都會成為干擾因素。為了儘可能排除干擾,古德和他的學生麥克斯·庫珀(Max Cooper)切除了雞的胸腺或法氏囊,然後用略低於致死劑量的 X 射線進行輻射,以殺死它們體內殘留的免疫細胞。

麥克斯·庫珀在羅伯特·古德的實驗室里。| 圖片來源:US Natl Lib. Medicine

等這些雞完全恢復,研究人員發現沒有法氏囊的雞無法產生抗體,這點與格里克的發現一致;沒有胸腺的雞能產生抗體,但是量比健康的雞要少。

1965 年 1 月 9 日,古德和庫珀的論文在《自然》(Nature)上發表了。原先走得磕磕絆絆的免疫學從此駛上了快車道。

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在六十年代,免疫學分為兩大陣營:一派主要依靠化學,關注抗體和抗原的生化反應;另一派從細胞和機體的角度進行探索。庫珀等人發現,來自法氏囊(bursa of Fabricius)的 B 細胞引發抗體免疫,而來自胸腺(thymus)的 T 細胞引發細胞免疫,兩者協同作用,共同抵抗感染。這種「雙線程工作」理論很好地平衡了兩個陣營的觀點。

基礎免疫學家仍然揪著一個關鍵問題不放。法氏囊是鳥類特有的,於是接下來好幾年,同行們常常問候庫珀:「麥克斯,人類的法氏囊今年找到了嗎?」

庫珀等人一開始認為,小腸中的一段組織可能與法氏囊有演化上的聯繫,他們在這上面消耗了大量的時間。直到 1974 年,他們才確認小鼠胚胎肝臟細胞能夠產生 B 細胞。與此同時,世界各地的多個團隊獨立發現骨髓也能產生 B 細胞。也就是說,造血系統就是 B 細胞的來源。

麥克斯·庫珀 | 圖片來源:The Journal of Immunology

不過臨床醫生們欣然接受這套理論。這些動物模型很好地體現了免疫缺陷疾病患者的情況,那麼也許可以據此尋找新的治療方案。1968 年,藉助弗里茲·巴赫(Fritz Bach)發明的相關配型技術,古德和巴赫幾乎同時分別對兩個患者進行了骨髓移植手術,他們的論文並排出現在《柳葉刀》(Lancet)上。古德的患者是個 5 個月大的小男孩,他的家族中有 11 個男性死於和他一樣的嚴重免疫缺陷疾病;在移植了姐姐的骨髓後,他健康地活到了成年。

1973 年,羅伯特·古德登上《時代》封面。| 圖片來源:Pinterest

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如今,醫學界已經能對不同的過敏進行更有針對性的治療,器官移植也已經挽救了許多人的生命。而在農業中,格里克的「雞屁股研究」也具有重要的地位,法氏囊病防治是每個養雞場都要關心的話題。最初描述法氏囊作用的那篇論文被引用接近八百次,穩坐《家禽科學》期刊的引用榜首。

布魯斯·格里克一生對鳥類保持著強烈的興趣。| 圖片來源:goldengooseaward.org

最近,為了表彰格里克的貢獻,美國國家科學促進會(American Association for the Advancement of Science,AAAS)為他頒發了 2018 年金鵝獎(Golden Goose Award),獎金兩百萬美元。

關於金鵝獎

1975 年,美國參議員 William Proxmire 創辦「金羊毛獎」,評選那些在他看來毫無用處的研究,批評科學家薅羊毛,拿著國家科研經費不干事。

眾議員 Jim Cooper 指出,這種做法是對基礎科學的極大誤解,應當創辦金鵝獎,獎勵那些聽起來彷彿在騙經費、實際上創造了重大價值的基礎研究。2012 年,金鵝獎因此誕生。

目前金鵝獎由 AAAS 頒發,歷屆獲獎研究還包括螺旋蠅的性生活、貽貝的黏液成分等等。

下一次,當你用抗過敏葯治療鼻炎或濕疹的時候,請別忘了格里克和他的雞屁股。

參考來源:

Alexander D. Gitlin& Michel C. Nussenzweig, Immunology: Fifty years of B lymphocytes, Nature 517, 139–141 (08 January 2015) doi:10.1038/517139a

Ribatti D, Crivellato E, Vacca A. The contribution of Bruce Glick to the definition of the role played by the bursa of Fabricius in the development of the B cell lineage. Clinical and Experimental Immunology. 2006;145(1):1-4. doi:10.1111/j.1365-2249.2006.03131.x.

Ribatti D. The fundamental contribution of Robert A. Good to the discovery of the crucial role of thymus in mammalian immunity. Immunology. 2006;119(3):291-295. doi:10.1111/j.1365-2567.2006.02484.x.

Lee Deson, A secret weapon called immunology, the New York Times, FEB. 17, 1974, https://www.nytimes.com/1974/02/17/archives/a-secret-weapon-a-medical-thriller-based-on-tricky-clues-happy.html 

2018: The Goose Gland: Discoveries in Immunology, https://www.goldengooseaward.org/awardees/goose-gland-immunology 

First successful bone marrow transplant led to today"s immunotherapies, https://www.med.wisc.edu/quarterly/volume-20-number-2/golden-anniversary-bone-marrow-transplant/ 

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