病原體的逆襲 -科學人雜誌
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病原體的逆襲

2020-10-01 麥肯納 ( Maryn McKenna )
上個世紀,人類發展藥物與疫苗,成功對抗了數種傳染病大流行,開始樂觀認為傳染病不再是威脅。然而,全球化貿易與人口移動使全人類都更容易感染傳染病,人類必須重新全力以赴。


傑出的澳洲病毒學家伯內特(Frank Macfarlane Burnet)在1972年撰寫《感染疾病史》(Natural History of Infectious Disease)第四版時,回顧了20世紀的醫學進展感到心滿意足。美國原本規定要普遍接種天花疫苗,在那年停止,因為天花在美國已經根除了。1971年麻疹、腮腺炎、德國麻疹混合疫苗獲得上市許可。1968年新的疫苗配方平息了流感疫情。1960年,微生物學家沙賓(Albert Sabin)發展了口服小兒麻痺疫苗,在此之前五年,微生物學家沙克(Jonas Salk)發明第一支小兒麻痺疫苗,使兒童每年夏天不再受到可怕的小兒麻痺症的侵襲。從二次大戰期間發展出天然化合物青黴素之後,有12類抗生素問世,看來兒童疾病、受傷、手術和生產時出現的致死感染將不再是威脅。


在《感染疾病史》的最後幾頁,伯內特做了一項大膽預測:「在未來,傳染病將難以造成危害。」伯內特是經驗豐富的病毒學家,對人體發展出免疫反應的過程提出了嶄新的概念,在1960年獲頒諾貝爾生醫獎。寫下這段話時他73歲,經歷過數次嚴重的傳染病大流行,其中一次是1918年流感,當時他是澳洲的大學生。他親眼見證許多醫學進展,也曾參與其中。他在《感染疾病史》第一頁寫道:「人類從發展農業和都市化開始到本世紀,傳染病一直是人類主要死因,而現在整個人類生態模式,至少暫時地改變了。」


就在伯內特樂觀預測後的四年,位於目前剛果共和國一座村莊學校的校長,出現了不明原因的流血症狀而死亡,成為第一個確診的伊波拉病毒患者。在伯內特預測的九年後,1981年美國洛杉磯的數名醫生以及美國疾病防制中心(CDC)的一位流行病學家,診斷出五名洛杉磯年輕男性得到了伺機性肺炎(opportunistic pneumonia),這是愛滋病(AIDS)全球大流行的第一個徵兆;1988年,常見的院內感染細菌腸球菌(Enterococcus)對醫療最後防線的抗生素萬古黴素(vancomycin)產生了抗藥性,成為致命的超級細菌;1997年,禽流感病毒株H5N1在香港的市場中,從禽類感染到人類身上,造成1/3感染者死亡,並引發了數波全球禽流感疫情。


現在每年都有人類傳染病爆發,阻止傳染病大流行再次成為當代醫學的緊急工作。有些是新傳染病,有些是舊傳染病捲土重來。有時候傳染病只在小區域中爆發,例如2003年荷蘭有86名家禽飼養場的工作人員感染了H7N7禽流感。而前所未見的嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19,簡稱新冠肺炎)目前在全球大流行,數千萬人確診,數十萬人因而死亡。


不符學者預測

這些狀況沒有一項符合伯內特的預測。他認為人類和傳染病的戰爭像是爬山,人類已經登頂了;但人類與病原體之間的爭鬥,比較像在顛簸的海洋上航行,有時我們成功跨過大浪,但有時病原體足以讓人類沉沒,就像現在。在新型冠狀病毒(SARS-CoV-2,簡稱新冠病毒)的威脅下,目前我們很難從美國歷史最初期的狀況來看待這種事情。令人驚訝的是,當時來到新英格蘭(現今美國東北部)的移民者幾乎沒有罹患傳染病。1600年代起,移民者從英國和歐洲其他城市逃來美洲,因為那些城市充滿污水,傳染病肆虐,市民需要足夠的好運才能活過40歲。移民者發現美洲是塊上帝眷顧的幸運土地,男性與沒有死於分娩的女性壽命居然能夠加倍。

當然這只是殖民者的狀況,對於他們所驅趕的原住民來說就不是如此了。西班牙人早了一個世紀抵達中南美洲,後來其他歐洲人抵達北美洲,帶來了當地人沒有接觸過的疾病。研究人員估計,有九成的原住民死於這些傳染病。那些被當成奴隸運來美國的黑人也比較短命,他們在南方農場中工作時遭受白人雇主虐待,使得壽命縮短了。不過,如同美國哥倫比亞大學公衛歷史與倫理中心主任、歷史學家羅斯納(David K. Rosner)所說,在19世紀之前新英格蘭的居民「經歷傳染病的狀況很奇特且不尋常。像天花、黃熱病等傳染病發生時,大多局限在某些區域中,而且持續的時間短暫。」

從那時到1800年代早期,人們把疾病看成是道德淪喪的跡象,是神降下來的災難,要犯錯的人重歸正途。1832年,全球霍亂大流行傳播到美國東岸,定期往返於各海港城市的船隻把霍亂散播得更廣,10幾個州的州長宣佈某一天要強制祈禱並禁食。紐約市的有錢人全都逃到鄉下去保持社交距離,並責備窮人、要他們自生自滅。紐約歷史協會保留了一封協會創辦者所寫的信,表現出當時富人的麻木不仁:「那些生病的人……主要都是城市的渣滓,他們越早了結,病情就越快消失。」霍亂造成了全球疫情,卻也是現代傳染病研究的墊腳石。

當時的人認為這種疾病是由腐爛的垃圾和污濁死水散發出的臭氣所造成的。1854年,英國醫師史諾(John Snow)追蹤倫敦的霍亂來源,最後找到一口井,在移除了井水幫浦的把手後,就抑制了疫情;但20年後,1874年的一場國際霍亂研討會仍宣稱「空氣是霍亂最重要的傳染媒介。」1887年後,德國細菌學家柯霍(Robert Koch)在印度發現多名霍亂患者的糞便中有相同細菌,並在培養皿中養殖這種細菌,證明是霍亂的病原體。不過科霍並不知道史諾把井水幫浦把手拆下來的那一年,義大利的細菌學家帕西尼(Filippo Pacini)已經得到相同的研究結果了。

對於霍亂來源的解釋,最後成為微生物病原說(germ theory)的基礎之一,這項學說指出疾病由傳染物造成,因此在確認傳染物後便可加以阻攔。此後,醫學與公衛開始改變,並刺激了許多創新以及公民責任,讓許多城市清理了會讓致病微生物傳播的污穢小巷,大州小城設立了健康機構與衛生主管機關,建立下水道系統和自來水系統,設立食品安全法規,並改進房屋建設規章。


傳染病引發醫療與公衛進步

這些改進措施使工業化國家發生了轉變。1971年,美國流行病學家歐姆蘭(Abdel Omran)提出「流行病學轉變」(epidemiological transition)這項概念:致死的傳染病減少,但慢性疾病逐漸增加,成為社會主要死因。20世紀的流行病學不斷在這座高峰上攀爬並取得成就:找到了病毒、改進疫苗、發展抗生素、發明免疫療法與解析人類基因組。1900年美國人的預期壽命是47歲,到了20世紀末提高至76歲。天花是人類唯一根除的疾病,最後一名患者出現於1978年。1985年汎美健康組織宣佈要消滅美洲的小兒麻痺症,人類的未來看似安全無虞。

病毒學家蓋羅(Robert Gallo)與法國病毒學家蒙坦耶(Luc Montagnier)在1988年10月號的Scientific American中寫道:「大約10年前許多人相信,傳染病在已開發國家已經不造成威脅,並認為當前公衛上的挑戰來自於非傳染性疾病例如癌症、心血管疾病和退化性疾病等。但到了1980年代,愛滋病打破了這種自信。」

蓋羅與蒙坦耶在不同國家領導各自的研究團隊,同時發現了愛滋病毒。他們在1988年寫文章時,全世界有7萬7000名愛滋病病例(現在將近7500萬名)。就如同這兩位研究人員所言,這種新發現的疾病戳破了我們消滅傳染病的高昂自信。在蓋羅與蒙坦耶寫出那段話的四年後,美國國家醫學研究院(IOM,現隸屬於美國國家科學、工程及醫學院)召集了19位傑出科學家,在篇幅長達一本書的評估報告中,擴大了他們所稱「新興傳染病」(emerging infection)的論點。這些科學家在報告中指出,之前科學家和政治家沾沾自滿相信抗生素和抗體能保護人體,輕忽傳染病造成的威脅,而新興傳染病肇因於人口成長、氣候暖化、便捷國際旅遊,以及居住建地和超大農場對自然環境的破壞。這群科學家警告:「現在全世界沒有一處可說是偏僻的,沒有人和其他人毫無關聯。」他們建議立即改善疾病監測與通報系統、資料分享方式、實驗室檢驗能量、抗生素和疫苗。他們認為如果沒有事先做好準備,人類感染新興傳染病時,公衛與醫療會處於落後狀態,來不及採取治療或阻止疾病擴散而造成大災難。

他們的警告是先見之明。在他們寫這篇評估報告時,美國剛經歷了一次麻疹復發潮,自1960年代開始接種麻疹疫苗後首度發生的事件,三年內出現了五萬名病例,但流行病學模型原本推估病例應該不會超過9000人。美國國家醫學研究院公佈這篇評估報告後一年,美國西南部有五名年輕人感染了由鹿鼠傳播的漢他病毒。1996年芝加哥的研究人員發現,本來只在醫院中出現的抗藥性葡萄球菌已經進入一般人的日常生活,在原本沒有感染風險的兒童中造成了嚴重疾病。不論是在都市或大自然中,公衛界幾十年的進展似乎要崩毀了。

俄克拉荷馬大學的人類學助理教授赫希菲爾德(Katherine Hirschfeld)研究對象是失能的公衛系統,他說:「我們已經忘記傳染病猖獗時的模樣。我們用科學打造了一個較安全的世界,然後驕傲自滿、過度自信,覺得我們不需要費心抵抗傳染病。」


措手不及

現在狀況不同了。以前霍亂流行時有錢人可以逃到鄉下,結核病和鼠疫可以歸罪給移民者,愛滋病污名化男同性戀者。但面對現在的傳染病時,還是有人在找代罪羔羊(極端愛國主義的政客費盡心力),因為全世界沒有任何地方或任何人能夠倖免於難。全球化貿易、旅遊和人口移動,使全人類都更容易感染傳染病。引起新冠肺炎的新冠病毒在全球傳播的前五年,就有許多人警告將有新興傳染病會傳遍全世界。人類因為接觸並掠食野生動物而染上了人畜共通傳染病,便捷旅遊讓疾病散播,漏洞百出的監測系統讓疾病輕而易舉的散播,以國內為重的政策與國際間缺乏互信使得疫情更加嚴重。


我們還沒準備好,我們缺乏疫苗與抗病毒藥物。過去曾出現其他種類的冠狀病毒,例如2003年爆發的嚴重急性呼吸道症候群(SARS)和2012年爆發的中東呼吸症候群(MERS),科學家開始發展疫苗,但是當病例數逐漸降低,得到的經費和關注隨之減少。如果當時的研究持續下去,應該可以更快解除目前新冠病毒危機。疾病預防和藥物研發是20世紀的重要成就,但對於研究新興傳染病的科學家和醫生而言,光是重複這樣的成功模式並不足以保護人類,他們認為關注新疾病造成的疫情並想辦法加以逆轉也是同等急迫的事情。


貝勒大學國家熱帶醫學院的創院院長赫特茲(Peter J. Hotez)是醫生,同時也研發疫苗,他說:「貧窮的影響力超過我們的科技發明。政治動亂、氣候變遷、都市化、森林砍伐,都讓我們難有進展。我們當然可以發展所需的疫苗和藥物,但除非我們能夠找出處理其他問題的方式,否則會一直處於下風。」赫特茲的看法有證據支持,新冠肺炎大流行下有些人的情況特別危險:需要搭乘大眾運輸工具的人、住在公共住宅或是療養院的人,以及持續遭結構性種族主義侵害的人。


赫特茲所描述的狀況,通常可用「健康的社會決定因子」(social determinants of health)來說明。這個詞並沒有直接強調「槍枝」與「毒品」的影響,無法表達出完整的意涵,但的確指出了一個重要概念:除了醫學因素和自身免疫能力之外,社會與經濟因素的確會影響罹病風險,而且這些因素的影響力是可以測量的。負面社會決定因子包括不安全的住家、醫療照護不足、工作不穩定,甚至缺乏政治代表。也因此,美國雖然是世界上最富裕的國家,但肝炎、性傳染病、寄生蟲與以水為傳染媒介的疾病罹患率急遽增加。


《科學人》於2019年1月號〈致病的社經落差〉指出,傳染病最先在窮人和無家可歸者中出現,接著才傳入經濟和社會無虞的社區中。英國流行病學家威爾金森(Richard Wilkinson)與皮克特(Kate Pickett)指出,不平等的社會即不健康的社會,一個國家中,最貧與最富者收入差距越大,預期壽命將會縮短,慢性病、青少年懷孕和嬰兒死亡率也將增多。這個現象恰當解釋了為何新冠肺炎重創紐約市,因為那是全美國貧富差距最大的城市。後來是市政府採取了嚴格的封鎖措施才重新控制疫情。


封鎖措施有效,但是不可能永久持續下去,付出的代價是沉重的心理健康負擔,未染上新冠病毒的人也無法得到醫療照護。雖然隔離能夠暫時阻止病原體擴散,但是無法阻止病毒出現並避免它找到適合的人類宿主。縮小貧富差距能夠預防或減少這種狀況,讓南亞的村民更為富裕,不需要獵捕蝙蝠來販售以補貼家用,美國低薪工人不需在生病時也得工作(因為他們沒有病假)。我們要社會變得平等,且不只是在傳染病方面。


現在世界有些地方開始改變,以對抗目前的傳染病,可能讓未來的傳染病不再那麼容易傳播。葡萄牙里斯本封閉街道以鼓勵騎自行車,法國巴黎把停車位改成咖啡館使用的空間,美國則打造寬頻網路以方便遠距工作,並使用遠端醫療進行照護。這些應變措施聽起來像是科技樂觀主義,但的確使我們不再需要擠到危險的都會區,或因為地域條件而影響收入。


當然還需重啟相關準備措施的投資,美國國家醫學研究院將近30年前就警告美國了。摩爾夫婦基金會主席法恩伯格(Harvey Fineberg)醫師2003年擔任美國國家醫學研究院院長時,該院正在準備後續報告。他說:「我們需要用保險的思維來考量這個狀況。如果你家毀於祝融,你就會在12月31日用頭撞牆並問自己,為什麼之前沒有買火險?買保險的目的是為了預防壞事發生所造成的結果;面對傳染病,我們也需要有這種心態。」


首重預防傳染病

美國傾聯邦之力對抗新冠病毒,預計在2021年初發展出疫苗、通過臨床試驗,並製造出三億劑疫苗。這是極為艱困的目標,因為史上研發時間最短的腮腺炎疫苗也耗時四年。現代醫學無疑要比1970年代伯內特寫《感染疾病史》時更進步,當時還沒有單株抗體藥物、基因療法、針對癌症設計的疫苗。這些技術的完美典型應該是在2017年首度用於臨床的嵌合抗原受體T細胞療法(CAR-T therapy):經基因工程改造身體中的特殊免疫細胞,讓這種細胞能夠對抗特定癌症。

但是CAR-T療法也象徵著我們已經不再關注傳染性疾病了。這種療法只能幫助極少數病人,而且價格高昂,如果沒有保險給付可能需要花費約50萬美元。抗生素能拯救數百萬受到感染而瀕臨死亡的人,藥物研發卻陷入困境。1970年代,禮來藥廠、阿斯特捷利康、必治妥-施貴寶和諾華等大藥廠都生產抗生素,現在因為無法從中獲益,已經停止相關產品的研發了。去年有四家發展新抗生素的小型生物科技公司破產。雖然抗生素是重要醫療產品,但依然發生這樣的事情。我們現在顯然需要抗生素,因為有些新冠肺炎患者在感染後,需要抗生素來治療嚴重的肺炎。

疾病監測系統、資助新藥與研發新抗生素、快速檢測方法、全面性通報等預防傳染病的方式讓我們開始建立一個更安全的社會,不但可以更有效地對抗已知疾病,同時更有機會監測出未知的威脅,找到足以應變的新方法。羅斯納回顧了「進步時代」(Progressive Era)期間美國爆發的能量,認為在後新冠肺炎時代也會如此。他說:「我們的世界觀太狹隘了,以致於好像無法解決種種問題。但是大蕭條(Great Depression)後有羅斯福新政(New Deal);以往發生危機的時候,人類社會中更會顯露善良的一面,現在依然有可能發生。」



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