原子彈？不，冷戰時美國最怕的其實是脊髓灰質炎

探索 08-31

1945年，美國總統羅斯福生命的最後一年。這年二月，他和丘吉爾、斯大林來到蘇聯的度假勝地雅爾塔進行同盟國會談。

雅爾塔位於克里米亞半島南端的黑海岸邊。四五年的二月格外寒冷。三位大國領導人身著大衣肩並肩坐在里瓦迪亞宮的庭院里，拍下了進入高中歷史課本的經典照片。

從左到右：丘吉爾，羅斯福，斯大林。

肌肉萎縮：坐輪椅的總統

時年63歲的羅斯福此時下半身已經完全癱瘓，不能站立，更不能行走。寬鬆的褲管也遮擋不住他已經嚴重肌肉萎縮的雙腿。羅斯福為了保護自己的政治家形象，從不在公開場合使用輪椅，因而他與外國政要的合影都是坐姿，這次也不例外。這一年，已經是羅斯福癱瘓的第24年。

24年前的1921年8月，剛競選副總統失敗的羅斯福在大西洋畔的坎波貝洛島休養生息。就在羅斯福準備重返政壇之際，他的身體出了狀況。從下往上，他身體的不同部位開始不聽使喚，有時是沒有知覺，有時則出現了「幻痛」。他開始大小便失禁、發燒、面部也出現了麻痹。癱瘓的部位從臀部開始擴散，漸漸地他的腿也完全癱瘓了、然後是腰……據傳聞，他癥狀的第一次發作，是坐在遊船邊上的他突然渾身癱軟，跌入水中。

今天的醫生看到這樣的病人也許會更不知所措。但對於羅斯福的醫生來說，這一系列的癥狀太熟悉不過了。

脊髓灰質炎。

貫通身體：重要的脊髓

脊髓，是人腦和全身上下各個器官互相溝通的橋樑。在成年人身上，脊髓是一條約45厘米長、1厘米寬的柔軟組織。它發源於顱骨底部的枕骨大孔，上通腦幹底部的延髓。從枕骨大孔伸出之後，脊髓沿著脊柱向下穿行。

脊髓示意圖 | 美國國立健康研究院（NIH）

脊柱由厚實堅硬的骨骼組成，包裹著脆弱的脊髓。在向下運行的過程中，脊髓不斷分叉，並從脊椎上的小孔穿出，通向身體的各個地方。有的通向了肺部下的隔膜肌，讓腦幹中的呼吸中樞能根據血液內的二氧化碳濃度控制呼吸頻率和深淺；有的通向了手臂和腿中的肌肉，讓人腦能操控它們實現行走；有的通向了腎臟，讓內分泌系統受到中樞神經系統的調節；有的通向了膀胱的括約肌，讓人能自主控制排尿......

脊髓和脊柱關係示意圖。深黃色、向外分叉的是脊髓，灰黃色為脊椎骨，藍色的是脊柱 [1]

除了脊柱，人體對脊髓還有一層防護。脊髓周圍纏繞著堅韌的硬腦膜。在不屬於腦子的身體結構里，只有脊髓能享有和腦一樣的待遇。也正是因為這樣，中樞神經系統只包括腦和脊髓，而不包括其他的神經結構。

硬腦膜密封的「袋子」中充滿了清澈的腦脊液，既能緩衝，又能避免脊髓被血液中的病原體感染。人體對自己的血液已經是嚴加監管的了，然而腦脊液比血液還要特殊。腦脊液和血液之間，隔著由密密麻麻上皮細胞組成的血腦屏障。他們嚴格管控著能進入腦脊液的物質，諸如多數蛋白等大分子物質都被拒之門外。

這條纖細又柔軟的組織受到這樣的重重保護，正是因為它對人體正常工作有著不可替代的作用。它是人腦和人體內絕大多數肌肉和腺體的唯一神經通路。肌肉，作為人類表達自己，進行日常活動的重要輸出器官，可不只是跳躍行走這麼簡單——呼吸需要肌肉、排尿需要肌肉、腸胃蠕動也需要肌肉。脊髓受損的人，往往立刻有生命危險，更不必說對日後生活的影響。

人體對脊髓設置的層層防護，卻防不住小小的脊髓灰質炎病毒。

拯救病人：在鐵肺里呼吸

脊髓灰質炎病毒（poliovirus）是人類已知的最簡單的病毒之一。和細菌不同，病毒本身並不是細胞，而是比細胞還要小得多的一小團物質。因為沒有細胞結構，生物學家對病毒是否能算「生物」仍有爭議。同樣因為沒有細胞結構，病毒並不能像細菌一樣獨立自我繁殖——他們的繁殖依賴於感染宿主的健康細胞，並利用健康細胞里的工具進行自我複製。脊髓灰質炎病毒單個直徑只有三十納米，由蛋白質構成的外殼包裹著核糖核酸（RNA）組成的遺傳物質。

入侵神經細胞的脊髓灰質炎病毒示意圖 |美國自然歷史博物館（AMNH）

脊髓灰質炎病毒是如何突破層層封鎖進入脊髓的，至今還是一個未解之謎。脊髓灰質炎的傳染主要依賴於「病從口入」。這種病毒的耐酸性很強，能在胃液中存活。進入人體後，脊髓灰質炎病毒在消化道內大量繁殖。由於繁殖速度很快，人體的免疫系統並來不及有效地消滅病毒。病毒最終進入脊髓中的神經元，導致脊髓中的神經元大量死亡。

並不是每一個感染脊髓灰質炎的人都會終身癱瘓[2]。絕大多數患者（約70%）身上不會出現任何癥狀，少數患者身上會有發熱、無力等輕度癥狀。真正因脊髓灰質炎而癱瘓的僅佔全部患者的不到1%。然而這正是脊髓灰質炎可怕的地方 —— 絕大多數病毒的攜帶者並不知道自己感染了脊髓灰質炎。他們卻通過自己的唾液、鼻涕，擴大了被感染的人群。一旦患病，醫院只能給病人提供維持生命的輔助治療，等待病情自行發展。

加州Rancho Los Amigos 呼吸中心，1953。

對於因為脊髓灰質炎而失去自主呼吸能力的病人，醫院把他們放置在「鐵肺」中，鐵肺即負壓呼吸機。因為癱瘓後令肺部收縮和舒張的隔膜肌發生麻痹，這些病人需要外力幫助他們呼吸。病人要把自己的全身放在一個碩大的金屬容器中，只露出頭部。金屬管內部的氣壓由機械裝置控制，推動病人的肺部一張一縮。這種設備體積很大、極為沉重。患者不僅不能外出，甚至都不能回到自己的家中，必須在醫院的鐵肺室中度過日夜。

一位2014年還生活在鐵肺中的患者 | 美聯社

離開鐵肺幾分鐘，他們就會因為無法呼吸而死亡。對於因為脊髓灰質炎而終生失去呼吸能力的人來說，他們的餘生就將要在一台吵鬧的金屬棺材中度過。

讓美國癱瘓的疾病：脊髓灰質炎

1921年9月16號，《紐約時報》刊登了羅斯福因病癱瘓的消息。此時的羅斯福因之前參選副總統，已經是家喻戶曉的政治家。此時脊髓灰質炎已經成為了在美國最令人恐懼的疾病之一。羅斯福患病的消息，更是讓中產階級和上流社會失去了安全感。一位正值壯年、家境富裕的政客都能感染脊髓灰質炎並因此癱瘓，也就說明脊髓灰質炎不是窮人的疾病、不是老人的疾病、不是有色人種的疾病。用當時的話說，脊髓灰質炎是「讓美國癱瘓的疾病」。

因為羅斯福發病時正在一座湖邊小屋中度假，焦慮的家長開始懷疑脊髓灰質炎是通過水體傳染的。一時間，全美各地的游泳池被抽空，游泳也被視為一項極度危險的運動。由於後來實驗發現氯氣能使脊髓灰質炎病毒失活，這一時期對脊髓灰質炎的恐懼也推廣了用氯氣給游泳池消毒的做法。

在疫情爆發期間，人們不惜使用極端手段阻止病毒的傳播。1916年的紐約市脊髓灰質炎大爆發期間，紐約周圍的一些城鎮派出警員拿著散彈槍在街上攔截外地開來、帶有未滿16歲兒童的車輛。

地方衛生局貼出的隔離告示，警告他人不要進入患者的家中。

民眾對脊髓灰質炎的恐懼，也轉化成了美國政府對脊髓灰質炎研究的大力支持。因為病毒不是細胞生物（不同於細菌），治療病毒感染的藥物難以研發。病毒的強傳染性和大多數感染者沒有顯著癥狀的特點也讓預防工作困難重重。科研工作者自然把研究的重心轉向了疫苗。

上文提到過，人體的免疫系統其實有能力清除脊髓灰質炎病毒，只不過速度有限。然而脊髓灰質炎進入人體後複製很快，免疫系統常常無法在病毒能侵犯脊髓之前清除病毒，當癥狀發生時已經為時已晚。和許多其他傳染病一樣，得過脊髓灰質炎的人對脊髓灰質炎會產生免疫。這讓科研工作者認為疫苗也許是控制脊髓灰質炎的有效辦法。

疫苗對於人體的免疫系統來說就像是一場演習。疫苗中通常含有和病毒相類似的成分。進入人體後，人體的免疫系統會對這些成分產生反應，生產出專門清除它們的抗體。抗體生成之後會一直留在體內。當同樣的病毒再次出現的時候，因為它們早已準備好，病毒便會在大面積擴散之前被清除。設計疫苗的關鍵，就是要製作出和真實病毒儘可能接近，但又不會給人體帶來嚴重疾病的成分。

左：和脊髓灰質炎病毒結構相似的鼻病毒（rhinovirus）。右：藍色的鼻病毒抗體與病毒表面的蛋白結合，阻止病毒感染健康細胞。原圖：RCSB。

很多時候，疫苗製造者會從真正的病毒著手，設法消除他們的毒性。消除的太少，疫苗本身就能讓人患上它們本應用來預防的疾病；消除的太多，疫苗雖然安全，但是因為裡面含有的成分和真實病毒相差太遠，並不能幫助人體應對真實病毒的感染。

疫苗是否安全和有效，最終是要在人體上試驗的。可是誰願意看到自己健康的孩子因為試驗而患上脊髓灰質炎呢？又有什麼樣的科研人員，願意承擔自己研究導致他人患病的責任呢？

1935年的美國公共健康協會大會上，兩組科研人員報道了他們對脊髓灰質炎疫苗的試驗。在第一組實驗中，被接種疫苗的約一萬名兒童中有五人因為脊髓灰質炎而死，十人癱瘓。這組實驗沒有對照組，但主持實驗的約翰·柯爾摩（John Kolmer）在報告中稱不接種疫苗的感染率會更高。這樣不負責任的猜測讓現場一片嘩然。聽眾紛紛指責柯爾摩是殺人犯，也對脊髓灰質炎疫苗研究失去了信心。

第二個上場的是紐約大學的毛里斯·布羅第（Maurice Brodie）。接種了他研發的疫苗的人群中，七千五百個人中有一人感染脊髓灰質炎；在接種了培養基的對照組中，九百個人中有一人感染了脊髓灰質炎。這本應是不錯的結果，然而在場的聽眾認定被接種的人群中出現的感染是疫苗導致的，紛紛譴責布羅第的研究讓健康人患上了脊髓灰質炎。報告後不久，布羅第丟掉了在紐約大學的職位。

不久之後，布羅第在家中自殺身亡。這次大會後的二十年，沒有人再敢試驗脊髓灰質炎疫苗。

與此同時，每年的脊髓灰質炎疫情開始愈演愈烈。1952年，全美有五萬餘人患病，兩千餘人死亡、兩萬餘人終生殘疾。

也就在這時，折磨人類三千年的脊髓灰質炎病毒終於遇到了對手。

不愛治病的病毒學家：喬納斯·索爾克

羅斯福癱瘓的那一年，喬納斯·索爾克（Jonas Salk）七歲。他的父母是來到紐約的猶太移民，家裡並不富有。因為無法付起去哈佛耶魯之類的私立大學的學費，他擠破腦袋進入了紐約城市學院（CCNY）。從小聰明的索爾克一路跳級，進入大學時才15歲。大學畢業後，他進入了紐約大學醫學院。

索爾克並不想和他的同學一樣成為醫生。事後回憶醫學院經歷時，他說自己想在更大的層面上對人類有所幫助，而不是一對一的治病救人。畢業前的最後一年，他來到著名病毒學家托馬斯·弗朗西斯（Thomas Francis）的實驗室。就這樣，他找到了自己的熱情所在——病毒學。

喬納斯·索爾克 | 加州大學聖地亞哥分校

1947年，索爾克在匹茲堡大學創辦了自己的病毒學實驗室。創立實驗室後不久，由羅斯福創辦的國家小兒麻痹基金會找到他，希望讓他尋找脊髓灰質炎病毒的新亞種。這個聽上去平淡無奇的科研項目，成為了人類戰勝脊髓灰質炎的第一步。

和當時大多數研究脊髓灰質炎的科研人員不同，索爾克的研究使用的是滅活的病毒，這讓他產生了用滅活病毒製作疫苗的想法。很快，他就研製出了在動物身上安全的疫苗。

然而，疫苗的有效性必須要在人體上試驗。此時，1935年發表的兩次疫苗試驗給科研界帶來的陰影還揮之不去。索爾克並不能像前輩那樣能找到健康的兒童作為試驗對象。1952年，急於測試新疫苗的他找到兩家殘疾兒童和智障兒童的護理所，用身體已經不健全的兒童作為試驗對象。兩所護理所加起來，他也只找到了一百餘名兒童。要想測試一種新疫苗，這個數量級是遠遠不夠的。

對於回顧這段歷史的我們來說，1952年的疫情可以說是「禍兮，福之所倚」了。這年夏天過後，美國民眾對疫苗的渴望終於超過了對疫苗試驗的擔憂。索爾克被允許在健康兒童身上進行試驗。此時研發疫苗成為了美國社會齊心協力的工作。幾年之內，人體試驗的規模不斷擴大。索爾克的疫苗得以在一百八十萬兒童身上進行了試驗。這段時間，國家小兒麻痹症基金會收到了來自一億人的捐贈，也受到了七百萬志願者的幫助。在當時，這是人類歷史上最大規模的醫學試驗。

跨越冷戰：一支疫苗

1955年4月12日，是羅斯福逝世十周年紀念日。同一天，索爾克公布了大規模試驗的結果。疫苗對病毒的不同亞種有60-90%的有效率。各大報紙都在頭版報道了這次試驗的成功。這一消息公布後，美國政府和國家小兒麻痹症基金會馬不停蹄地開始了大規模疫苗接種。幾乎是實驗結果公布的第二天，全美數百萬兒童就接受了脊髓灰質炎疫苗的接種。眼看夏天又要到來，疫苗接種成為了全社會刻不容緩的工作。

1955年4月12日的 Journal American 頭條

就在這個節骨眼上發生了美國歷史上最大的醫學醜聞之一——「卡特事件」。全國各地的醫護人員報告稱一些兒童在接種疫苗之後出現了脊髓灰質炎的癥狀，有的已經造成二次傳染。政府調查顯示，位於加州伯克利的卡特公司生產的疫苗雖然通過了國立健康研究院的安全檢查，裡面卻含有具有致病性的活體病毒。

索爾克宣布試驗成功後僅僅十五天，卡特公司召回了他們生產的脊髓灰質炎疫苗。然而就在這短短十五天，受污染的疫苗被注射進了十萬兒童體內。最終，四萬兒童感染了脊髓灰質炎，數十人癱瘓。這批受污染疫苗造成的感染人數，直逼幾年前的五二年疫情。

所幸，這次事件並沒有阻礙脊髓灰質炎疫苗的大規模接種。索爾克遊說美國政府強制接種脊髓灰質炎疫苗。短短兩年後的一九五七年，全美脊髓灰質炎感染人數從之前的數萬人降到了幾千人。一九六一年，脊髓灰質炎在全美只有一百餘人感染。

公共健康事業甚至跨過了冷戰的鐵幕。與此同時，美國科學家阿爾伯特·薩賓（Albert Sabin）和希拉里·科普羅斯基（Hilary Koprowski）研發了一款口服脊髓灰質炎疫苗。在美國兒童接種索爾克的注射疫苗的同時，蘇聯的十萬兒童接種了口服型疫苗。薩賓和科普羅斯基也因此獲得了蘇聯授予平民的最高榮譽——人民友誼勳章。

後記

在今天世界上的絕大多數地方，脊髓灰質炎已經同天花一樣被宣布完全滅絕。每年夏天，世界各地的孩子們可以愉快地戲水、玩耍，不用活在脊髓灰質炎的恐懼之中。

因為疫苗成功而家喻戶曉的索爾克繼續工作在病毒學一線。他還在加州創辦了索爾克生物科學研究所（Salk Institute），成為今天重要的生物科學研究中心。

雖然索爾克是這個故事中的英雄人物，人類戰勝脊髓灰質炎的故事卻不是一個人的故事。

讓孩子參與疫苗試驗的家長，

在疫苗出現醜聞之後接種疫苗的家庭，

不懼危險治療患者的醫護人員，

那些為疫苗研發鋪路五十年的科研人員，

那些大規模推廣疫苗接種的政治家……

一個病毒的故事，其實是人類的故事。這裡我們能看到人在病魔面前的恐懼，在未知面前的焦慮，也能看到人對全社會福祉的追求。

一個病毒的故事，也是科學的故事。我們看到了科學進步路上的種種阻礙 —— 除去大自然自己的神秘，社會輿論的壓力也無時無刻不在影響著科學。社會對科學怎麼看，影響著科學能為社會做什麼。在戰勝脊髓灰質炎的路上，科學一次又一次受到了挫折。然而不管是失敗的試驗還是劣質的疫苗，都沒有完全停下科學家探索的腳步。今天不必擔心脊髓灰質炎的我們，應該感謝那個時代的科學人，還有那個時代支持科學的人。

參考來源

[1] https://myhealth.alberta.ca/Health/healthy-living/Pages/conditions.aspx?hwid=ug2580&

[2] Wolfe, S., & Centers for Disease Control and Prevention. (2015). Epidemiology and prevention of vaccine-preventable diseases. J. Hamborsky, & A. Kroger (Eds.). US Department of Health & Human Services, Centers for Disease Control and Prevention.

作者：單浩哲

編輯：單浩哲，方睿

審稿：方睿，張涵雄，常亮，袁博