【電子書】免疫

導讀

生命存在多久，免疫就有多久－
免疫學的文藝復興
周序諦

2019年年底開始，新冠肺炎逐漸在全球蔓延開來，讓人們陷入驚恐之中；也讓「疫苗」「抗體」等詞彙成為街頭巷尾人們熱烈討論的話題；這讓從事免疫學研究工作的我心裡充滿了矛盾。在這千載難逢的時機，免疫學彷彿經歷了一場復興運動。各國政府和民間組織傾全力合作，積極投入龐大的人力和資源，促使相關的科學研究以前所未有的速度往前邁進一大步。對於免疫力和免疫系統的諸多疑問和關注，也讓免疫學再度成為眾所矚目的學科。另一方面，坊間流傳許多有關疫苗的不實傳聞，以及號稱可以治癒新冠肺炎的偏方所造成的誤解，更加深了人們的不安與惶恐。對於和人體健康至關重要的免疫系統，社會大眾的認識還相當有限，實在讓人擔憂。

免疫（Immunity）這名詞源自拉丁文immunis，原本是豁免兵役、納稅或其他公共服務的意思。在生物學中，免疫代表一個生物個體能夠抵抗病原體（或者它產生的物質）所導致的疾病發生。
人類文明的進程中，早在古代埃及和希臘時期就有文獻描述與免疫相關的現象。例如醫學之父希波克拉底（Hippocrates）在西元前5世紀，就描述了因發炎而引起水腫（edema）的症狀，並試圖以柳樹皮舒緩病患因疼痛與發燒產生的不適。古希臘偉大的歷史學家修昔底德（Thucydides）也在《伯羅奔尼撒戰爭史》 （History of the Peloponnesian War）中，記載了西元前430多年發生在雅典的瘟疫以及病患的諸多病徵。西元1世紀左右，古羅馬醫學家凱爾蘇斯（Aulus Cornelius Celsus）在他撰寫的百科全書中，為發炎下了明確的定義，描述發炎的四個主要症狀為「rubor et tumor cum calore and dolore」，也就是我們現在所熟悉的紅、腫、熱、痛。然而一直到19世紀末期，現代科學對於免疫系統的研究才因為俄國科學家伊利亞•梅契尼可夫（Ilya Ilyich Mechnikov）將其命名為「免疫學」（Immunology），而正式成為一門獨立的學門。梅契尼可夫（Ilya Ilyich Mechnikov）因為鑽研免疫細胞的吞噬現象（phagocytosis），對於免疫學有著卓越的貢獻，因此在1908年贏得諾貝爾生理醫學獎的榮耀，並被尊稱為「先天免疫之父」。

免疫學是一門非常複雜但也相當有趣的學科；而長期以來，免疫與流行病一直有著密切的關係。在沒有抗生素和疫苗的中世紀，早已發展出隔離（quarantine）的概念，藉此阻隔黑死病的傳播。例如在西元14世紀，拉古薩共和國（Republica Ragusa）已實施隔離制度，要求所有從疫區進入城邦的人，都必須進行為期四十天的隔離。這段隔離期被稱為「quarantino」，也就是義大利文「四十」的意思。每年在威尼斯面具嘉年華會中常見的鳥嘴面具，則是模仿中世紀醫生所配戴的防護面具；當時面具的眼睛是由玻璃構成，彎曲的鳥嘴構造裡則填充了各種散發芳香氣味的物質（像乾燥花、香草、樟腦等），藉以驅離致病的「邪氣」。17世紀法國醫生德洛梅（Charles de Lorme）將鳥嘴面具、寬邊帽、長大衣、手套及柺杖作為「瘟疫醫生」的標準配備，藉此避免在看診時與病患因直接地接觸而感染瘟疫。

在同一時期的中國，天花早已橫行了千年之久，造成無數的傷亡。康熙因為自身感染過天花而深知其害。他在北京設立了「查痘章京」，建立了中國最早的檢疫制度，藉此避免病原進入。而當時在民間也已經有種人痘的技術流傳。無論是將天花患者身上的痘痂磨成粉末吹入或放入鼻腔內，或是以小刀將痘痂粉末塗抹在皮膚上，都是藉此讓未感染者能夠感染輕微的天花，進而產生免疫力，就如同我們現在施打疫苗一樣。接種人痘的技術頗受康熙的重視，甚至組織宮廷太醫幫阿哥們種痘。這項技術也經由西方使節和傳教士的學習，開始傳向亞歐地區。18世紀初，英國駐土耳其大使的夫人瑪莉･渥特莉･孟塔古夫人（Lady Mary Wortley Montagu）在土耳其見識到種痘技術對於天花的保護效果後，不但讓自己的子女接受種痘，更積極將這項技術帶回英國進行推廣。

接種人痘的技術，開啟了以人為方式操控人體的免疫機能，進而達到預防或治療特定疾病的功效。18世紀末，英國醫生愛德華･詹納（Edward Jenner）發現：感染過牛痘的擠奶女工可以免於天花感染，因而將女工手上的牛痘瘡疤接種到一位男童的手臂。男童在初次接種牛痘後，出現輕微的牛痘感染症狀；然而，在重複接種牛痘之後，男童不但不再發病，日後甚至免於天花的感染。與接種人痘相比，接種牛痘不但比較安全，所產生的保護力也可以藉由人與人之間相互傳遞。接種牛痘預防天花可說是人類的第一支疫苗，詹納也因此被推尊為「免疫學之父」。他的研究成果解救了無數生命，世界衛生組織也在1980年正式公告天花已經徹底絕跡。至今兩百多年，製造疫苗的技術持續地發展與改進；除了使用完整病原體的減毒疫苗（attenuated vaccine）和不活化疫苗（inactivated vaccine）之外，也研發出以病原體次單位（subunit）和類毒素（toxoid）誘導免疫系統產生抗體的次單位疫苗和類毒素疫苗。然而，在這次新冠病毒疫情中立下大功的mRNA疫苗和腺病毒載體疫苗，則是屬於最新型的「基因疫苗」（genetic vaccine）。有別於傳統的蛋白質疫苗，基因疫苗是將病毒的基因片段注入人體內。細胞在吸收這些基因片段後，會自行製造相對應的蛋白質片段，誘導免疫系統產生針對該病毒的抗體。

值得一提的是，除了被運用於預防各種傳染病，免疫學也被應用在治療各種癌症。19世紀末期，美國醫生威廉•柯立（William Coley）觀察到病人在患有丹毒（erysipelas）之後，他的肉瘤（sarcoma）會逐漸縮小，甚至完全消退。柯立懷疑導致丹毒的鏈球菌（streptococcus）可以活化免疫系統，進而間接地產生對抗肉瘤的功效。他嘗試將鏈球菌直接注射到腫瘤中，企圖藉此達到治療癌症的效果。雖然說以現代科學的標準來看，柯立當時的研究方法並不嚴謹，對於他的研究結果，評價也是毀譽參半。然而，柯立是開創「癌症免疫療法」基本概念的先驅，因此被後人尊稱為「癌症免疫之父」。癌症免疫療法至今已擴展出幾個主要的領域，像是利用癌細胞特有的抗原去活化免疫細胞功能的「癌症疫苗」、利用細胞激素操控特定免疫細胞和免疫反應的「細胞激素療法」、以基因工程改造特定免疫細胞進而加強其功效的「細胞療法」，以及利用「免疫檢查點抑制劑」（immune checkpoint inhibitor）阻斷具有抑制免疫細胞功能的分子及其訊息的傳遞。癌症免疫療法為癌症治療帶來了革命性的突破，在傳統化學治療、放射治療和手術之外，為癌症病患提供了新的選擇。而將免疫檢查點抑制劑用於癌症治療的兩位學者也因其特殊貢獻，獲得2018年諾貝爾生理醫學獎的殊榮。

本書的作者菲利普．德特默（Philipp Dettmer）並非專業的科學研究者；對於免疫學的興趣源自於大學時一個課堂報告的主題。因為深受免疫學的奧妙所吸引，不斷鑽研這個主題，進而花費了十年的時間完成本書。在本書中作者一再強調，免疫系統相當複雜；隨著新的研究出現，既有的理論也不斷地修正和更新。因此本書的主旨在為讀者提供關於免疫系統一個基本而全面的介紹，但不會特別拘泥在許多細節上。這本書共分成四個部分，第一部「認識免疫系統」，為讀者介紹了免疫系統是如何經由演化而形成、防禦的意義和對於維持身體健康的必要性，以及細胞和其運作方式，最後則是免疫系統中「先天免疫」和「後天免疫」的兩大領域如何透過彼此的交互作用，形成維持身體健康的防禦機制。透過本書第一部，讀者可以清楚地理解免疫系統的核心，在於擁有辨識「自己人」（self）和「他者」（other）的功能，進而啟動相對應的防禦機制。
第二部「災難性的破壞」，透過細菌感染的例子，更進一步為讀者介紹先天免疫系統和後天免疫系統的組成份子，以及兩者的運作機制。先天免疫系統是我們與生具來的防禦機制，也是身體的第一道防線。當身體遭遇病原體入侵時，可以即時做出反應，進而避免局勢失控，對身體造成傷害。後天免疫系統則是特化的免疫細胞，經由訓練和適應形成的「客製化」防禦機制；它可以針對特定的病原體進行攻擊，達到保護效果。第三部「惡意的接管」，首先介紹了身體的黏膜及其防禦功能，而病毒又是如何突破黏膜的防護，入侵身體感染細胞，最終甚至控制了細胞的功能。我們的先天和後天免疫系統各自擁有不同的特化細胞和機制，能夠辨識出這些變異的細胞並進行攻擊。在消滅這些病原體後，免疫系統也會保有記憶，保護我們不再受到相同病原體的感染。而疫苗就是利用免疫記憶的機制，以人為的方式，誘導免疫系統對特定病原體產生記憶，進而產生抵抗力。本書最終部分「叛亂和內戰」，則是以不同的疾病為例，說明免疫系統的失調對於健康的影響。免疫系統可以經由活化而提高防禦力；也會在危機解除後，經由抑制機制的調控恢復平靜。免疫系統各部分之間的相互作用及整合所形成的恆定狀態，對於身體健康至關重要。過與不及都不是好事。

疫情初期，我曾經受邀跟小朋友講解新冠病毒和防疫的概念。我利用文具行買的材料製作了一隻簡單的病毒模型，作為講解的道具；又帶著小朋友以肥皂洗過的手和骯髒的手分別碰觸兩