與生命同行

Posted by tianlinhe on February 18, 2022

獲得生物醫學博士學位後,年紀輕輕的我儼然成了親友眼中的「醫學權威」,有不少人向我咨詢新冠病毒的相關問題。一些公共衛生相關的緊要問題,比如說是否要打疫苗,我自然盡己所能,力求解釋明白;但遇上我也不大肯定的,比如為何Omicron傳染性更高,我只好笑言病毒學非我所長,請容我回頭查一查文獻。回想起來,本科-碩士-博士的近十年間,除病毒(1)外,進化樹上許多有代表性的生命體,我都打過交道。今天就來講一講這幾段與生命同行的故事吧!

大學生物的實驗課,我們經手的第一個生命體是阿拉伯芥。這種平平無奇的小草,恐怕大眾聞所未聞;但在生物實驗中,它可是大名鼎鼎的模式生物之一。什麽是模式生物呢?雖然很多人對生物實驗的印象還停留在巴甫洛夫的狗,但事實上,並不是什麽生物都能用來做實驗。根據科研目的,科學家們會選用幾種特定的模式生物。結構簡單的生物,比如小小的酵母菌,是研究基礎生物學的好對象;疾病的研究會選擇體型細小,生命週期短的哺乳類; 而認知科學的進展可能要倚賴與人類親緣更近的靈長類。阿拉伯芥則是入門植物學的「起手勢」,它的生長只要簡單的陽光、水、空氣和少量養份。我們用糖加水配出營養液,加入幾滴微如芥子的細胞,靜待它們被實驗室的人造陽光催醒。不出幾日,瓶中水果然由澄清轉為青翠,水中充滿了健康生長並不斷複製的阿拉芥細胞。隨著瓶中養份消耗,這時必須轉移出一部分細胞,為它們另安新家,生命的循環再一次開啟。植物的生命力是驚人的。你聽說過「克隆羊」,但你知道「克隆樹」嗎?在它長達萬年的樹生中,它的根系不斷勃發出新的自己,如今成為割據一方的森林,而且毫無枯竭之勢。如此享壽萬年,古今帝王大概想也不敢想。但當時的我可没這份敬畏之心,還嫌定期給細胞搬家很麻煩。於是那年暑假,我報名加入一個大腸杆菌的研究項目。

別看大腸杆菌在日常生活中人人喊打,它們可是遺傳工程的一大利器,基因片段的最佳載體。從一顆大腸杆菌,增殖到成百上千,僅需37度下的數小時。最棒的是不用勤換食水,只需低溫冷藏,便可反復利用。不過我們這些菜鳥常常稀釋得不够,最後菌群長得實在太密,就不太容易分離菌株了。相比大腸杆菌,我更喜歡和酵母菌。雖然酵母菌的生長更慢些,但它們萌發時那種奇異的酥香,任誰也不會忘。我當時的實驗室聚焦於用酵母菌來研究RNA剪接的機理。聽著風馬牛不相及,是嗎?酵母菌麻雀雖小,功能却全,不僅為我們揭示了細胞中的新陳代謝、訊號傳導等等未解之謎,也為科學家贏得了一座座諾貝爾獎。離我們最近的一個是在2016年,由大隅良典領導的「細胞自噬」研究。細胞自噬和生命的更新息息相關,有人說生死的奧秘就藏在酵母菌中,或許並不為過。從小小的細胞,透視生命的神奇,是不是暗合佛教所說的「須彌藏芥子,芥子納須彌」呢?

基礎生物學的重大發現往往十年磨一劍,像我這樣浮躁的普通人,還是投向了轉化醫學的懷抱。比起基礎生物學,轉化醫學要接地氣得多:我們專注於某個疾病,嘗試找出致病分子,再從中探索可能的治療手段。所以,用哺乳動物做實驗,幾乎是轉化醫學中必不可少的一環: 这個藥至少得在小鼠身上有效,才能拿到人身上去試吧?為了碩士論文,我需要隔天量度實驗小鼠的癌細胞大小。鼠房在密不透風的地下室,管理也較一般實驗室嚴得多。我們先脫下外層衣物,換上特製的實驗袍和鞋,用手套和面罩武裝自己,再穿過兩扇隔離門和風洞,才能被允許接觸小鼠。你可能會問,這麽多保護措施,是因為小鼠特別危險嗎?答案正好相反。 這些小鼠被敲除了大部份免疫基因,面對外來的入侵物,它們毫無自我保護能力:我們帶去普通的感冒病毒,就是催命符。紅紅的小眼睛,紙一樣白的皮膚,皮下的腫瘤仗著缺失的免疫屏障,以日為單位瘋長。許是見我不大習慣,負責帶我的師兄解釋道,實驗用小鼠的習性和野生同伴不大相同。作為一代代的近親交配的篩選成果,它們不那麽好動,看著呆呆笨笨的,對疼痛也不大敏感。不信,你看那麽大的腫瘤也不大影響它們吃睡。小鼠為了醫學的進展獻出生命,作為科研人員,我們只能認真做實驗,讓它們不要白白犧牲。在我所處的這個歐盟成員國,進行任何動物實驗之前,負責人必須提交一份倫理申請,以解釋動物實驗的必要性和不可替代性,而且保證使用的動物不超過所需。相比歐洲,中國的動物實驗開展得雖晚,却大有後浪之勢。幾年前名噪一時的「自閉症猴模型」就是中國科學家的研究成果。有西方科學家批評道,還不是因為中國動物倫理滯後,這樣的研究根本就不該被批准!中方則指責「歐洲聖母」利用中西文化差異大潑髒水。近幾年來中西關係更加劍拔弩張,動物倫理這小小一角竟成了兵家必爭之地,引人深思又實在悲哀。

按照西方模式,讓科學繼續發展,同時把實驗動物的傷害也減到最小,是不是個完美結局呢?可惜事與願違,動物的痛苦往往不被看見。舉世聞名的黑猩猩權威珍古道博士,在她的著作《大地之窗》中描述了某大型研究所中的一幕: 黑猩猩雖然豐衣足食,但被單獨關在只有一人高的籠子裡,除了被投食和實驗,與世隔絕。且不說野生黑猩猩的活動範圍達幾十公里,它們有高度社會化的行為模式,以及不亞於人的豐富情感。只為了方便管理而單獨囚禁,對它們無異於「猩間地獄」。而機構負責人完全意識不到!不過時代在變,「只要用動物,就會有傷害」近年逐漸走入主流的西方科學界。說說我身邊的兩個例子吧: 我的一位碩士師姐研究用電腦模拟腎臟代謝藥物的過程,目標是在數年內取代動物試藥; 我一位荷蘭朋友研究從血液中生成心肌細胞,從而免去動物的剖心之苦。祝他們的美好願景早日實現!

意識到我並不是動物實驗這塊料,我博士期間再次轉行。這次我的研究對象是人:用生物統計學方法研究病人的體液樣本,從而找出能診斷早期疾病的分子。雖然再也不用起早貪黑地站在實驗室檯前,這份工作也没有想像中的輕鬆。不但需要從龐大的數據中清理出可用的部份,設計模型、驗證模型⋯⋯更重要的是不能帶著偏見看數據。因為歷史告訴我們,有心或無心的數據誤讀,能對社會造成多大的傷害。被視為現代統計學奠基者的R.A.Fischer就是個頑固的反禁煙分子,據信他的立場部份導致了當年美國政府遲遲未能宣布吸煙有害。如果說動物實驗讓我矛盾和痛苦,那生物統計學則讓我清醒,給我力量。大眾或會被曲折動人的故事吸引,比如某個疼愛子女的單親媽媽在打疫苗後不幸去世,所以疫苗該死。這樣的反應是人性中的憐憫使然,無需怪責; 但作為生物統計學者,我們需要更上一層樓,認真檢視收集到的數據: 這位媽媽是否有基礎疾病?根據人口學統計數據,再綜合這位媽媽的生物指標(年齡,體重等),她死於基礎疾病的機率是多少?她去世前出現過疫苗的副作用嗎(血栓等)?我承認,要達到這樣的科學素養,絕非一朝一夕之功; 而數據之複雜,時不時讓最有經驗的公共衛生學家也束手。但反過來說,香港如今低迷的疫苗接種率,除了政策原因,本港一直以來重商而輕STEM的教學風氣 ( 2),難道不該負上責任嗎?

經歷了阿拉伯芥、各種菌、小白鼠以及成百件人類體液樣品,我終於磕磕碰碰地博士畢業了。這張文凭有没有讓我過上更好的生活?也許吧。但這些與生命同行的經歷,讓我真真切切地想要成為一個更好的人,去建設一個更好的世界。試想一下,在我打下這行字的時候,人造心肌細胞在一個荷蘭實驗室裡開始平穩跳動; 我的前導師在酵母菌中發現了另一個重要分子,可解釋蛋白質異常折疊的現象;姑婆終於聽進去了我的話,表示明天就去諮詢醫生。而在很遠很遠的瑞典,有一棵叫Tjikko的挪威松(3),正伸展著它美麗的枝條,慶祝自己又打破了一項世界長壽紀錄。

(1)對於病毒是否生命體,尚有爭議。它們雖擁有生命所必需的遺傳物質,却只能通過「劫持」宿主細胞才能進行生命活動,如自我複製和消耗能量。

(2)非作者張口就來,看大學各科入學成績即可知: https://www.jupas.edu.hk/f/page/3667/af_2021_JUPAS.pdf

(3)世界最長壽的挪威松