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老朋友 3 長角的兔子

老朋友

3 長角的兔子

關於長角兔子的故事在坊間流傳了幾個世紀,最終凝結成了「鹿角兔」的傳說。在美國懷俄明州街頭售賣的明信片里,你很容易看到鹿角兔在草原上跳來跳去的照片,看上去真像長了一對鹿角的兔子。如果運氣好的話,你甚至有可能看到真的鹿角兔——雖然不是活的——餐廳有時候會掛一個鹿角兔的頭在牆上。
所有的宮頸癌都始於HPV感染,始於病毒把自己的DNA注入宿主細胞。HPV尤其擅長感染上皮細胞,這種細胞構成了我們人體大部分的皮膚及黏膜。病毒的基因最終會跑到宿主細胞的細胞核里,這裏裝著細胞自己的DNA,細胞會把HPV的基因一起讀取出來,並生產病毒的蛋白質。這些蛋白質就開始改變細胞了。
對於大多數癌症,避免患病的最好方式是減少細胞發生危險突變的概率,比如戒煙、避免接觸容易致癌的化學物質,以及吃健康食物。但宮頸癌能通過另一種方式避免,那就是疫苗接種。2006年,世界上第一支HPV疫苗在美國和歐洲獲准上市。這些疫苗都含有HPV的外殼蛋白,注射到人體之後,我們的免疫系統就會開始學習識別HPV。將來,如果有人感染了HPV病毒,其免疫系統就能立馬組織反抗,迅速將病毒清除乾淨。
在大多數HPV感染的案例中,病毒和宿主之間會維持和平。被感染的細胞快速生長,但因為它們相繼死去,並不會給人體帶來傷害。同時,病毒把上皮細胞作為製造新病毒的工廠,新病毒再通過皮膚接觸和性接觸,傳染到新的宿主身上。在這個過程中,人體的免疫系統把感染細胞不斷清除出人體,從而維持這個微妙的平衡。(德德身體上之所以會長滿樹一樣的增生,就是因為他有一個遺傳缺陷,讓他的身體無法駕馭這些病毒。)
包括鼻病毒和流感病毒在內的許多病毒都會在宿主細胞里瘋狂複製。它們不顧一切地製造出更多的個體,把宿主細胞塞得滿滿的。最終細胞會被撐破,細胞也就死了。HPV的策略則完全不同。它們並不急於殺死宿主細胞,而是讓宿主細胞自我複製出更多宿主細胞。宿主細胞越多,生產的病毒read.99csw.com就越多。
20世紀30年代,美國洛克菲勒大學的科學家理查德·肖普(Richard Shope)在一次打獵途中聽說了鹿角兔的故事。他讓朋友替他抓了一隻,取了一些組織送到他手裡,好讓他分析一下「鹿角」究竟是由什麼組成的。此前,肖普的同事弗朗西斯·勞斯(Francis Rous)用雞做過一個實驗,該實驗結果顯示病毒可能會引發腫瘤。當時許多科學家對此表示懷疑,不過肖普還是想看看,兔子頭上的角會不會也是由某種病毒導致的腫瘤。為了檢驗這個猜想,肖普把角磨碎,溶在液體里,再用瓷過濾。瓷這種材料中間有細微的氣孔,只有病毒才能通過。接著,肖普把濾過液塗在健康兔子的頭上。原本健康的兔子也長出角來了。
面對上皮細胞的這種枯榮換代,HPV得想辦法如何能不被「傳送帶」推向死亡的終點。被HPV感染的細胞向上移動,實際上也在不斷靠近它們生命的終點。病毒能感受到宿主細胞靠近表面,然後改變策略。之前,它們會讓細胞更快地分裂,在靠近體表之後則發出指令,讓宿主細胞製造更多的新病毒。等宿主細胞到達身體最表面,就會破裂並釋放出大量HPV去感染新宿主。
無數女性因為宮頸癌喪生,豪森的發現終於把HPV送到了醫學研究的聚光燈下。HPV會讓人長出巨大的腫瘤,有時甚至能把子宮或腸道都撐破,隨後造成的出血可能是致命的。每年,宮頸癌會奪走超過27萬名女性的生命,是造成女性死亡的第三大元兇,僅次於乳腺癌和肺癌。
過去20萬年中前99.975%的時間里,人類都不知道自己攜帶著HPV病毒。這並不是因為HPV少見,事實恰恰相反,2014年的一項研究調查了103個體格健康的人,其中71個人(約69%)檢測到了HPV病毒。但病毒對攜帶者中的絕大多數並未造成傷害。美國大約有3000萬女性攜帶HPV病毒,而這一人群中每年只有1.3萬人發展出宮頸癌。
原來,德德身上這些莫名其妙的增生,以及其他人和哺乳動物身九九藏書上的增生,全都是同一種病毒導致的,而這種病毒也正是導致兔子頭上長角的元兇。它的名字叫乳|頭瘤病毒,英文名papillomavirus則更加形象地描述了病毒的效果——被感染的細胞上會長出芽(papilla源自拉丁文,表示「芽」)。
如果假想是真的,那麼宮頸的腫瘤組織里就應該可以檢出病毒。豪森找來一些組織切片,一點點地整理它們的DNA,這個工作做了好幾年。1983年,他終於從樣本中發現了乳|頭瘤病毒的遺傳物質,隨著研究推進,他在樣本里確定了更多乳|頭瘤病毒株。自豪森公開他的發現至今,科學家已經相繼確定了上百種人|乳|頭瘤病毒(簡寫為HPV)的病毒株。豪森也因此分享了2008年的諾貝爾生理學或醫學獎。
這個過程看似繁忙,實際上是非常有序的,有些分子專門行使著監工的職責。如果細胞有癌變的跡象,這些分子就會讓細胞自殺。要操縱這個過程,HPV只需要生成少量的蛋白質,這些蛋白質既能對細胞周期中關鍵的節點進行干擾,讓細胞加速分裂,又不至於讓細胞殺死自己。
我們智人這個物種大約在20萬年前起源於非洲,我們的祖先當時可能攜帶了幾種不同的乳|頭瘤病毒。這幾種病毒如今可以在世界各地找到。伴隨人類足跡逐漸在整個星球上擴散(5萬年前走出非洲,大約1.5萬年前抵達美洲),人類身上的乳|頭瘤病毒也持續演化。證據之一是某些HPV病毒株的演化譜,正好同人類的演化相呼應。例如,如今感染非洲人的病毒,就屬於HPV中最古老的分支,而歐洲人、亞洲人和美洲土著,則攜帶了各不相同的病毒株。
經過數千代的演化,乳|頭瘤病毒已經在一些宿主身上很好地穩定下來,但偶爾也會跳到新的物種身上。有些動物,比如馬,和人類的親緣關係很遠,但它們身上的乳|頭瘤病毒和HPV的親緣關係卻很近;猿類和人類的親緣關係很近,但它們身上的乳|頭瘤病毒和HPV親緣關係卻較遠。病毒要跨越物種,可能皮膚接觸就足夠了。
但即使所有孩子都注射疫苗,宮頸癌也不一定會就此消失九九藏書。疫苗最多能讓它針對的這兩種病毒偃旗息鼓,但科學家已經確認了另外13種能夠致癌的HPV病毒,更別說還有很多病毒可能沒有被發現。另外,哪怕疫苗制服了如今這兩種最「成功」的病毒,自然選擇也很可能讓其他HPV病毒取代它們的位置。我們千萬不能低估病毒在演化方面的創造力,要知道它們可是能把兔子改造成鹿角兔,也曾經把人變成樹人。
但是,讓細胞加速分裂可不是一件簡單的事,要知道,病毒只有區區8個基因。正常細胞分裂的過程極其複雜。首先,細胞接受到來自外界和內部的信號,「決定」開始分裂,然後它們調動起一群數量龐大的分子,大家協同工作,重新排布所有的細胞內容物。通過細胞骨架的纖維結構重排,細胞內容物被推到細胞的兩端。同時,細胞會複製出一套新的DNA,這一套DNA有多達32億個字母(鹼基),所有這些鹼基被組織成46組,也就是46條染色體。細胞必須把這些染色體均等地拉到細胞兩端,然後在細胞即將分裂的地方重新建一堵牆,把細胞一分為二。
在這部分不幸罹患癌症的人身上,宿主和病毒之間的平衡被打破了。俄勒岡州立大學的娜塔莉婭·舒利任科(Natalia Shulzhenko)和她的同事推測,當HPV病毒的一部分遺傳物質「不小心」整合到宿主細胞的DNA中之後,HPV就會誘發癌症。被感染的細胞會快速自我複製,在增殖的同時產生新的突變。這些細胞不會像正常細胞那樣自然衰老和死亡,而會永葆青春。它們也不太會從組織表面脫落,而是逐漸形成腫瘤,從組織表面隆起,擠壓周圍正常的組織。
肖普的實驗不僅說明「鹿角」里含有病毒,也說明角的確是這些病毒從受到病毒感染的細胞里「造」出來的。做出這個發現之後,肖普把手頭的兔子組織轉交給了勞斯,勞斯繼續研究了幾十年。他把含有病毒的液體注射到兔子身體內部(而不是塗在表面),這種操作沒有讓兔子長出之前那種無害的角,卻引發了更為可怕的癌症,接受注射的兔子全都死了。因為發現了病毒和癌症之間的聯https://read.99csw.com繫,勞斯獲得了1966年的諾貝爾生理學或醫學獎。
隨著演化的進行,當年古老的動物逐漸演化出了不同的分支,它們身上的乳|頭瘤病毒也隨之演化。有些研究人員猜測,這些病毒演化出各種特化的功能,讓它們專門感染宿主身體內某些特定的表面和黏膜。例如,導致疣的病毒專門感染皮膚細胞。另一類感染嘴和其他開口處的黏膜。絕大多數乳|頭瘤病毒能和它們的宿主和平共處。健康馬匹中,2/3都攜帶BPV1和BPV2乳|頭瘤病毒。有些病毒株演化得更有致癌性,科學家也不知道為什麼。
人體的許多種細胞都是在孩童時期生長得最快,後來逐漸放慢節奏甚至完全停下來。但HPV所感染的上皮細胞並非如此,它們在人的一生中不停生長。這些細胞最初是從我們皮膚下面淺淺的一層生髮出來的。上皮細胞一邊分裂,一邊把新生成的一層細胞往上推。隨著分裂和上移,這些細胞變得越來越不像自己的前身。它們會合成更多硬度更高的蛋白質,也就是角蛋白(角蛋白也是指甲和馬蹄的主要成分)。這些角蛋白能讓最表面的皮膚更好地抵禦來自陽光、化學物質和極端溫度的傷害。最外層的表皮細胞最終還是會死去,而下面的細胞又後浪推前浪地頂上。
從某種意義上來說,這個傳說基本是杜撰的。大多數鹿角兔只是標本製作中的騙人把戲,人們只是單純把鹿角粘在了兔頭上。不過也如同大多數傳說一樣,鹿角兔的故事還是有原型的。有些兔子的確會從頭上長出像角一樣的腫塊。
肖普和勞斯的發現給科學家開啟了思路,更多人開始在其他動物身上尋找奇怪的腫塊。奶牛的皮膚上有時候會長出巨大而畸形的增生,像葡萄柚一樣大。事實上,哺乳動物,從海豚、老虎到人類,都會長疣。極個別的情況下,長了疣的人看起來也像長了鹿角。
宿主和病毒之間的平衡已經存在了上億年。為了重建乳|頭瘤病毒的演化史,科學家比較了不同病毒株的遺傳序列,也留意了它們能感染哪些宿主。結果顯示,乳|頭瘤病毒不僅感染人、兔子和奶牛這些哺乳動物,其他的脊椎動物,比如鳥類和兩棲類動九九藏書物也都在被感染對象之列。每個特定的病毒株通常只感染一種或幾種親緣關係較近的物種。慕尼黑大學的馬克·戈特施林(Marc Gottschling)曾根據這些病毒之間的聯繫推斷,早在3億年前,陸地上最早的卵生脊椎動物(也就是如今哺乳動物、鳥類和兩棲類動物的祖先)身上就應該已經攜帶乳|頭瘤病毒了。
20世紀80年代,印度尼西亞一位名叫德德(Dede)的十幾歲男孩身上開始長疣,不久就長了滿手滿腳。他沒法在一般的地方正常工作,只好加入了「怪人秀」供人參觀,久而久之獲得了「樹人」的稱號,出現在各種新聞報道里,2007年醫生從他身上切下將近12斤的疣。然而,新的疣又長了出來,德德不得不持續不斷地接受手術治療。

人|乳|頭瘤病毒和有傳染性的癌症

20世紀70年代,德國科學家哈拉爾德·楚爾·豪森(Harald zur Hausen)猜測,乳|頭瘤病毒對人的危害可能遠不止皮膚長出小疙瘩這麼簡單。他懷疑女性的宮頸癌或許和這種病毒有關。此前的研究顯示,宮頸癌的傳播方式和性傳播疾病比較相似。例如,修女得宮頸癌的概率就比其他女性低得多。有些科學家據此懷疑某種性傳播病毒會讓人患上宮頸癌。乳|頭瘤病毒有引發癌症的「前科」,因此豪森將目標鎖定在了乳|頭瘤病毒上。
疫苗的應用在美國掀起了爭議。疫苗生產商葛蘭素史克推薦孩子在11~13歲進行免疫,有些父母擔心這種倡議會鼓勵孩子發生婚前性行為,因此現在疫苗的接種率還不是很高。2013年,只有35%的男孩和57%的女孩在13周歲前接種了HPV疫苗。美國疾病控制與預防中心(CDC)對此表達了強烈的不滿。然而,不管家長們如何反對,疫苗毫無疑問是成功的。科學家進行了長期的研究,結果非常明確,注射了疫苗的孩子對引起70%宮頸癌的兩種病毒有完全的免疫力。