2013年10月2日

電影科學開麥拉—全境擴散的世紀戰「疫」

《全境擴散》是近年來難得具有教育意義的好萊塢一線電影,在我們這個各類疫症蠢蠢欲動的不確定年代,電影故事內容特別發人深省。

作者/許家偉(業餘科普撰稿人)

《全境擴散》(Contagion,2011;香港譯《世紀戰疫》)這部電影眾星雲集,都是既有型又有實力的好萊塢一線演員擔綱演出,相信是衝著大導演史提芬索德伯(Steven Soderbergh)的號召力而來的。雖然《全境擴散》這部電影沒有通俗的娛樂性,但整體劇情既不含糊又不矯情,而對於曾經經歷過SARS 肆虐的亞洲各國觀眾,除了有切膚之痛外,也別具教育意義。

世紀戰疫開始

《全境擴散》一開始敍述由金像影后葛妮絲派特蘿(Gwyneth Paltrow) 飾演的跨國公司環球市場營運經理貝絲(Beth),在香港處理業務後,經芝加哥(私會情人)回到明尼阿波里斯的家裡,就開始咳嗽、發燒,最後暈眩、抽搐、口吐白沫,送到醫院後在急診室裡死亡;沒想到,家中幼兒也出現同樣病徵後在家中驟逝。幾乎同時,在英國倫敦的東歐女子、日本東京的大叔、香港的年輕人,都出現相同病徵而死亡(當然,在芝加哥也有一個病例)。接著,疫情不受控制,感染人數在全球各地陸續增加,疫症正式爆發!電影故事從這裡開始分開幾條不同支線發展下去,那麼,我們也就跟著不同的支線討論下去。

遺傳多型性

戲路多元化的麥特戴蒙(Matt Damon)在電影裡飾演貝絲的丈夫,這位好爸爸曾接觸過生病的妻子及兒子,但他卻沒有出現嚴重的病徵,只接受隔離觀察後就返家照顧他與前妻所生的女兒。讀者可能會覺得奇怪:為甚麼他不會生病呢?這樣的劇情合理嗎?其實編劇沒有搞錯。我們可以從兩方面去解釋:一、是先天的遺傳多型性(polymorphism),二、是後天的機緣際遇。

首先來談遺傳多型性。遺傳多型性其實是指遺傳變異使每個個體都擁有某些不一樣的特質,所以多型性又可以跟多樣性(diversity)劃上等號。也因此,在面對微生物時,每個人表現出對疾病的易感性(susceptibility)及耐受性(resistance)就有所不同。而這些差異可能在於體內細胞表面上的蛋白質受體,使病毒跟目標細胞的受體結合力較差,最著名的例子是引起愛滋病(AIDS)的人類免疫缺失病毒(HIV)跟CCR5 基因的關係,因為HIV 侵入免疫系統T 細胞時,要靠細胞表面的CCR5 蛋白質的輔助,但北歐族群裡有5~14%的人口所攜帶的CCR5 基因版本(即等位基因或對偶基因,allele)是刪減版(deletion;即CCR5-Δ32),即是說他們細胞上的CCR5蛋白質有缺陷,那麼HIV 病毒就不容易入侵細胞,換句話說,這批人對HIV 病毒比較有抵禦能力,不易受感染;另外,也有可能是病毒在某些人的細胞裡複製能力不良,因為病毒複製時需要利用宿主的蛋白質,若宿主的蛋白質無法配合病毒的運作,等於有耐受性;再來,可能是在於免疫系統本身的反應,例如台北馬偕紀念醫院的研究指出,一個跟免疫反應有密切關係的組織相容性複合體(major histocompatibility complex, MHC) 人類白血球抗原第一型(human leukocyte antigen, HLA class I) 分子的HLA-B* 4601 基因,與SARS 的感染有關,攜帶這個等位基因的人(居住在華南一帶的人有約15%,北方漢人不到3%)對SARS 冠狀病毒的耐受性比較差,容易受到感染。所以,基因多型性跟疾病的易感性或抵抗力息息相關,總之,有些人身處疫情的風暴當中就是不容易生病(或只會出現溫和病徵就康復),從演化的角度來看,這正彰顯出族群裡多樣性的意義——提供有潛在生存優勢的品種繼續繁衍。
HIV 病毒需要與細胞上的CD4 受器(receptor)與CCR5 輔助受器(co-receptor)結合,才能順利進入宿主細胞內。(圖片來源:USA NIHAID)

至於後天的因素,則可能是某些人早就接觸過同類的病原體但不自知,他們因此預先產生免疫反應而具有免疫力,例如香港大學從某些捐血者的舊血液樣本中,發現有些人在SARS 肆虐之前就已經有針對SARS 病毒的抗體了。另外,後天的因素又包括飲食(進補)及運動等等。

所以,對於貝絲的丈夫不會生病這個情節不必大驚小怪,學理上是站得住腳的,他要不是有特別的生理特質(先天因素),就是以前曾接觸過這類病毒而早就有免疫能力,又或者吃了甚麼東西(後天因素)。在這個疫情裡,貝絲是不幸的角色,她的丈夫卻是一個幸運兒,我們要懂得接受這個世界就是有不公平的地方,也要明白沒有任何疾病可以一口氣殺光地球上70 億人。在16 世紀歐洲人擴展美洲大陸新世界時,就有超過90%的美洲原住民感染了歐洲人從舊世界帶來的疾病而喪命,那僅存不足10%倖存的原住民,同樣地不是因為具有基因多型性的關係,就是幸運地沒有遭到感染。

基本傳染數

在電影裡,英國金像影后凱特溫絲蕾(Kate Winslet)飾演臨床醫生米爾絲(Dr. Erin Mears),她是由隸屬於美國聯邦政府衛生部的疾病控制及預防中心(CDC)派往疫情爆發地區的前線醫護人員。她在最初面對爆發地明尼蘇達州的政府及州衛生局的官員時,對他們解釋甚麼叫基本傳染數(basic reproductive number, R0), 她所講的內容簡潔明瞭,相當到位,根本就可以放在教室裡播放作為教材。

數值代表:當所有人都沒有免疫力的情況下(電影中凱特溫絲蕾所講的台詞是「在未有疫苗的情況下」是相同的意思),從一個已感染的個體身上,能把這種疾病傳染給另外多少個人。所以,R0的數值愈大,代表這種傳染病傳播能力很大,也表示流行病越難控制;當人們採取防疫措施後,傳染病的R0 值會下降,若下降至少於1 的時候,就代表疫情趨向凋亡。附表列舉出一些傳染病在人群中沒有免疫力的情況下的R0 值。而R0 的計算,都跟疾病本身的傳染性、病患具感染能力的時間長短(潛伏期)、以及病患能接觸到多少易感性個體有關(人口數目與密度)。

在電影裡,米爾絲醫生在防疫的最前線工作,規劃臨時隔離中心和照顧病患,但她最後也得了疫症倒下而陣亡,這令人聯想到當年SARS 在亞洲肆虐時,有多少英勇的醫護人員同樣地在照顧病人時感染疾病殉職,當中包括在越南行醫時最先將SARS通報世界衛生組織(WHO)的意大利籍醫生烏爾班尼(Carlo Urbani, 1956~2003),他臨終前自願捐出肺部作為當時對於醫學界尚未明瞭的SARS 疫症之研究。

疫苗的問題

疫苗可分為兩大類: 去活疫苗(inactivated vaccine) 和減毒疫苗(attenuated vaccine),前者是用化學或物理方法殺死病毒後所製成的疫苗,後者是將病毒經減毒的過程培養出弱致病性的病毒後所製成的含有活病毒的疫苗。但無論是那一種疫苗,研究人員一定要先取得病毒,才能透過選殖及純化後製造出疫苗。

電影中,珍妮佛艾爾(Jennifer Ehle)飾演研發疫苗的赫恩塔博士(Dr. Ally Hextall),她最初所遭遇到的狀況是從病人體內取得的病毒(命名為MEV-1)在實驗室培養時會殺死所有的細胞,所以她無法繁殖病毒作為研製疫苗的材料。這的確是研究人員實際上會遇到的難題,但研究人員還是會嘗試不同的細胞去找出培養病毒的最佳環境。

而赫恩塔博士在電影裡所研發的疫苗是減毒疫苗,所以疫苗問世時是噴鼻式,這是合理的,因為減毒疫苗是活的弱病毒,可以由呼吸道吸入(模擬感染途徑)去活化個體的免疫系統;反之,去活疫苗是死的病毒,沒有感染能力,只能用注射的方式進入體內。目前市面上有一款流行性感冒疫苗是噴鼻式的,該疫苗就是由減毒弱病毒所組成。

赫恩塔博士發現猴子被注射編號57 的病毒後並沒有死亡及任何異狀,相信這株病毒可以作疫苗之用,她就給自己注射同樣的57 號病毒(在還沒將病毒改良成噴鼻式產品前,注射方式是唯一選擇),就跑到醫院的隔離病房,卸下防護衣及口罩,探望染上疫病的父親,這趟父女相聚其實是要測試疫苗的效用。但要注意,疫苗不是「解藥」,接種後不會「立即見效」,必須要等至少7 到10 天(最保險是兩週),個體才有免疫力。

以現在的臨床試驗規範來看,赫恩塔博士以身試藥的行為的確是不符合醫療衛生單位所訂下的繁文縟節,但在非常時期為了盡早找出對付疫症的疫苗,這種冒險的精神反而顯得高尚可貴。電影中提到喝下胃幽門螺桿旋菌去找出胃潰瘍元凶而得諾貝爾獎的典故,而筆者也想起曾在加州大學洛杉磯分校(UCLA)醫學院圖書館讀到疫苗發展史的書,看到一張1950年代的黑白照片,是沙克(Jonas E. Salk, 1914~1995)在兒子的手臂上注射新研發的小兒麻痺症去活疫苗,書中提到當年的醫生如果發現新的疫苗或藥物,是要先用自己及自己親人(通常是妻兒)先進行試驗。

雖然研發單位及疫苗製造商會盡最大努力使產品附合安全及衛生標準,但由於前述的遺傳多型性存在於人群中,總會有極少數人對疫苗有不良(或沒有)反應,但我們不能因噎廢食,就指責疫苗不安全或不可靠。

在電影中疫苗未能馬上足夠供應全國,要如何分配才合理呢?劇情所採用的是用生日來抽籤決定民眾使用疫苗的順序,其實美國在第二次世界大戰時就採用過同樣的方法去決定國民徵兵入伍的次序。【更詳細的內容,請參閱第526期科學月刊】

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