斷頭臺：斬蚊子，防瘧疾

Sora

蚊子排列在藥筒中，頭部位于斷頭刀之間

“蚊子斷頭臺”背后的想法是這樣的：至少按照18世紀(jì)的標(biāo)準(zhǔn)來說，如果你要對某人處以刑罰，完全可以有效、人道地做到這一點(diǎn)。用斧頭或劍斬首，可能會受到一些譴責(zé)—在“文明”社會中，用這種方式執(zhí)行正義是不可接受的。但另一方面，斷頭臺是一種徹頭徹尾的、手術(shù)般的、有條不紊的結(jié)束生命的方法。

瘧疾—這一在2016年造成44萬人死亡的疾病，讓蚊子得到了同樣的“人道”待遇。為了生產(chǎn)可大規(guī)模部署的疫苗，生物技術(shù)公司“薩那利亞”人工將每一種帶有瘧原蟲的蚊子斬首，并收集其唾液腺。為了加快這個過程，他們與約翰·霍普金斯大學(xué)的醫(yī)療機(jī)器人專家合作，設(shè)計了一種蚊子斷頭臺，技術(shù)人員據(jù)此可一次性斬首30只蚊子。這是實(shí)現(xiàn)全自動機(jī)器人斷頭臺最終目標(biāo)的第一步，有助于薩那利亞大規(guī)模生產(chǎn)有效瘧疾疫苗。

瘧疾肆虐

盡管已經(jīng)研發(fā)了數(shù)十年，但瘧疾疫苗至今還沒有廣泛可用性。第一個原因就是導(dǎo)致瘧疾的微生物—惡性瘧原蟲的復(fù)雜生命周期。與通常具有相對簡單的生命周期的細(xì)菌或病毒不同，這種原生動物寄生蟲在蚊子和人類生命體中都會進(jìn)化，尤其是先寄生于一種特定細(xì)胞類型，然后再侵入另一種細(xì)胞。比如說，它們從肝臟進(jìn)入紅細(xì)胞，而且每個階段都非常短暫。

“我們沒有任何針對寄生蟲的可供人類廣泛使用的疫苗，”PATH瘧疾疫苗機(jī)構(gòu)主管阿什利·波爾凱特說，“它們非常復(fù)雜。”

第二個原因是，這一疫苗的設(shè)計思路是，鼓勵身體自身的免疫系統(tǒng)來對抗入侵者。例如，流感疫苗使用一種失活的病毒來誘騙你的身體增加抗體，從而保護(hù)你免受真正的流感病毒的侵害。但是研究人員發(fā)現(xiàn)，若要免受瘧原蟲侵害，所需要的免疫反應(yīng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于細(xì)菌或病毒疫苗引起的反應(yīng)?！霸谀承┣闆r下，我們所說的免疫反應(yīng)要高出幾個數(shù)量級?！辈杽P特說。

保護(hù)性反應(yīng)可能只持續(xù)6個月?！伴_發(fā)更有效的瘧疾疫苗的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一，就是了解我們?nèi)绾尾拍苷T導(dǎo)免疫反應(yīng)，使得這些反應(yīng)可持續(xù)多年，以提供所需要的高水平保護(hù)。”波爾凱特說。

由GSK制造的一種名為“RTS，S”的可靠瘧疾疫苗，在非洲進(jìn)行了試驗。它使用來自寄生蟲的單一蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)被認(rèn)為可以誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生，從而阻止寄生蟲進(jìn)入肝細(xì)胞—在那里，瘧疾病毒會大量復(fù)制。

在一組5個月至17個月大的兒童中，“RTS，S”使瘧疾發(fā)生率減少了約40%，這意味著它可以預(yù)防四成的瘧疾病例。因此，世界衛(wèi)生組織正在協(xié)調(diào)試驗性引進(jìn)該疫苗;預(yù)計該疫苗將覆蓋加納、肯尼亞和馬拉維約100萬的兒童。

解剖蚊子

薩那利亞正在開發(fā)的疫苗，和“RTS，S”有點(diǎn)不同。它們不是使用來自寄生蟲的單一蛋白質(zhì)，而是使用整個寄生蟲—其中含有超過5000種蛋白質(zhì)—并通過低劑量輻射“滅活”。

薩那利亞的疫苗，稱為PfSPZ，被認(rèn)為可以誘導(dǎo)殺傷性T細(xì)胞攻擊人體內(nèi)的寄生蟲。

為了制造目前處于第二階段臨床試驗的PfSPZ，薩那利亞的工作人員需要整只蚊子。技術(shù)人員在手工解剖蚊子的精細(xì)操作上，受過高強(qiáng)度訓(xùn)練。“一個接一個地，我們抓住每只蚊子的腹部，然后將頭從身體上切下來，并擠出腺體，”薩那利亞的疫苗提取、免疫學(xué)和模型系統(tǒng)總經(jīng)理蘇瑪納·查克拉馬提說，“擠壓過程只是確保腺體和周圍的物質(zhì)會從蚊子的腹部流出來，這是每只蚊子最珍貴的地方?！?/p>

處理蚊子的手術(shù)人員每周訓(xùn)練6小時，訓(xùn)練了兩個月，好變成“熟練工”。當(dāng)薩那利亞開始疫苗生產(chǎn)時，解剖器可以每小時從大約60只蚊子中提取出寄生蟲?，F(xiàn)在，經(jīng)過所有培訓(xùn)，相關(guān)工作人員每小時平均可以處理300只蚊子。

把這個過程自動化，哪怕只是部分過程自動化，就可以使效率大大提高。

因為，一只蚊子只能用于制作一支PfSPZ疫苗。全世界有32億人暴露在瘧疾風(fēng)險之中，而每年約有2億人患上這種疾病。加快疫苗的研制速度是非常必要的。

斷頭臺用處大

蚊子斷頭臺應(yīng)運(yùn)而生。“將蚊子放到藥筒中，讓蚊子的頭部、頸部以及胸部恰好卡在藥筒的合適位置，再一次性切下所有蚊子的頭部，并擠壓腺體，然后把腺體全部收集起來，這樣就方便多了?！眳f(xié)助開發(fā)了這個系統(tǒng)的約翰·霍普金斯大學(xué)工程師魯斯·泰勒說。

手動解剖，要達(dá)到每小時處理300只蚊子的水平，需要60～120個小時的訓(xùn)練;而使用該設(shè)備，僅僅需要4～6小時的訓(xùn)練。

薩那利亞的疫苗，稱為PfSPZ，被認(rèn)為可以誘導(dǎo)殺傷性T細(xì)胞攻擊人體內(nèi)的寄生蟲。

斷頭手術(shù)后的蚊子

但是，也有人提出了疑問?！癛TS，S”疫苗不是也可以使用嗎？為什么要花這么多精力與資源，發(fā)明“蚊子斷頭臺”呢？如果兩種疫苗都可以顯示出療效，為什么不挑操作起來更簡單的去使用？

“在整個瘧疾季節(jié)，PfSPZ疫苗已經(jīng)被證明可以降低成人感染瘧疾的風(fēng)險，而‘RTS，S則沒有被證實(shí)可以做到這一點(diǎn)?！痹诿绹鴩⑿l(wèi)生研究院研究瘧疾的帕特里克·達(dá)菲說，他過去曾與薩那利亞在實(shí)地藥效試驗中合作過。

另一方面，“RTS，S”已經(jīng)被證明可以減少兒童的臨床瘧疾，而PfSPZ沒有被證明可以做到，達(dá)菲補(bǔ)充道。

兩種疫苗各有所長。這才堅定了科學(xué)家們發(fā)明“蚊子斷頭臺”的信心。

幾十年前，有很多人懷疑瘧疾疫苗是否可行。“我認(rèn)為是否接種疫苗這個問題已經(jīng)不復(fù)存在，”達(dá)菲說，“以后的問題是，我們可以讓瘧疾疫苗走多遠(yuǎn)？”