18 世紀的英國,在工業革命的時代洪流下,農業的變革也走上了快車道,人們發現,利用近親繁殖可以快速改良牲畜的品種。但這一開拓之舉同樣帶來了副作用 —— 羊瘙癢癥,患病的羊會不停地撓癢,表現出精神錯亂的癥狀并且很快死去。
20 世紀 50 年代初,科學家在巴布亞新幾內亞發現了一種奇怪的病,當地人稱之為「庫魯病」(kuru),意為「令人顫抖」。病人的腦部會發生病變,走路搖搖晃晃,身體不停地顫抖,最終在大笑中死亡。
1977 年,一種名為「克雅氏病」人類腦部疾病困擾了無數神經病學家。一位克雅氏病患者使用完腦部電極探測設備以后,經過規范消毒的電極設備竟然導致 2 位癲癇患者也感染上了「克雅氏病」 ......
這幾種看似毫不相干的疾病,背后的病原體都是一種不含有核酸,卻極具感染性的蛋白質 —— 朊病毒,這可能是這顆星球上最為致命的物質之一。
感染朊病毒的組織切片|圖片來源:維基百科
1976 年和 1997 年,有關朊病毒的研究兩度奪得諾貝爾生理學或醫學獎。但時至今日,朊病毒仍然有著太多的謎團沒有得到解答。由于對朊病毒缺乏深刻認知,科學家們在研究過程中往往面臨著極大的風險。
2021 年 7 月 27 日,因為一場發生在 11 年前的實驗室朊病毒感染事故,5 所頂級科研機構宣布暫停朊病毒研究 3 個月。
法國公共研究實驗室臨時停工|圖片來源:inrae.fr
在朊病毒這個細分領域,全世界僅有約 1000 人從事著相關研究,這次停業整頓直接導致整個領域面臨著停滯不前的窘境。
潛伏 7 年的病原體
2010 年 5 月 31 日,在法國國家農業、食品與環境研究院(INARE)的一間實驗室里,24 歲的助理員工 émilie Jaumain 像往常一樣,正在清潔一臺冷凍切片機。突然,一把尖銳的彎頭鑷子穿透兩層乳膠手套,刺傷了她的大拇指,鮮血瞬間涌了出來。
Jaumain 生前在實驗室工作的樣子|圖片來源:Science
Jaumain 所在的病毒學和免疫學實驗室,主要通過分析感染了瘋牛病小鼠的冰凍大腦切片來研究朊病毒。好巧不巧的是,剛剛正在被清潔的冷凍切片機就切了感染病毒小鼠的大腦切片。
冷凍切片機|圖片來源:維基百科
出于科研人的警覺性,Jaumain 在被鑷子刺傷后立刻前往醫院就診,因為非常擔心自己會感染朊病毒,所以她前前后后看過很多醫生。然而受制于醫療水平,醫生們當時并沒有檢查出什么大礙,大家漸漸也就忘記了這件事兒。
可這不過是場遲到 7 年的漫長死亡罷了。
瘋牛病的潛伏期相當長,染病的牛平均需要 5 年才會出現癥狀,而 Jaumain 是在 7 年后才開始出現癥狀的。
2017 年 11 月,Jaumain 先是出現右側肩膀和頸部灼燒樣疼痛的癥狀,在接下來半年中,疼痛范圍不斷擴大,逐步蔓延至整個右半身。到了 2018 年 8 月,她已經痛地完全無法行走了。
但醫生們對疾病的診斷卻犯了難。在長達 19 個月的治療期間,Jaumain 接受了腦脊液分析、磁共振成像(MRI)等多種檢查,直到 2019 年 3 月才被診斷為疑似朊病毒感染,然而此時距離她去世只剩下 3 個月時間。
異常朊蛋白的檢測結果和尸檢結果|圖片來源:NEJM
與朊病毒有關的疾病都有一個類似現象,即細胞中的朊蛋白折疊異常,最終呈現為淀粉樣纖維或斑塊,而這類蛋白最為豐富的部分就是大腦,所以被朊病毒感染后出現的神經退行性病變是無比痛苦的。
2019 年 1 月,Jaumain 開始出現抑郁、焦慮、記憶損傷和幻視等癥狀。被這些精神疾病癥狀折磨長達半年以后,已經完全失去了語言能力和行動能力的 Jaumain 在痛苦中離開了世界,離開了熱愛的科研事業,年僅 33 歲。
醫生隨后對 Jaumain 進行了尸檢,證實了她是由于那場實驗室事故而感染了朊病毒。這份詳細的病例報告最終發表在了醫學頂刊 NEJM 之上,向世人警示實驗室事故的殘酷。
圖片來源:NEJM
一場集體反思
Jaumain 去世后,她的家人們立即對法國國家農業、食品與環境研究院(INARE)發起訴訟,指控其實驗室存在管理不當。
比如 Jaumain 出事前沒有接受過處理朊病毒的訓練,也根本不了解事故的應對方案 ——她清理儀器時,沒有按照安全規范穿戴金屬防割手套和外科手套;她受傷后,也沒有立即將傷口浸泡在消毒劑中讓朊病毒失活。
這些被忽略的實驗室安全細節疊加在一起,最終導致了一場不可挽回的事故。
訴訟的過程是漫長的,在經過一輪又一輪的調查和扯皮后,政府部門愕然發現,Jaumain 的悲劇竟然不過是冰山一角罷了。
法國僅有 100 名左右的學者在從事朊病毒研究,這個小小的領域卻在過去 10 年里發生了高達 17 起事故,其中 5 人被受污染的針頭或刀具刺傷。Jaumain 的一位同事在 2005 年就曾被刺傷過,只是目前還沒有出現問題。
圖片來源:Science
頻頻發生的安全事故沒有得到應有的重視,有關科研機構仍舊一副躺平姿勢,就這么任由事故一次又一次地重復上演。
但紙終究是包不住火的,在多方的壓力下,這些馬虎大意慣了的科研機構最終承認 Jaumain 的悲劇是由實驗室事故導致的,并開始接受「停業整頓」,同時他們還將起草一份朊病毒研究操作指南用以規范未來的實驗室管理。
針對被朊病毒污染的實驗器械的消毒處理,WHO 就曾出過一份操作手冊
圖片來源:WHO
希望法國科學界的這次集體反思,也能為我們敲響警鐘,實驗安全絕對是不容忽視的話題。
警鐘長鳴
一直以來,實驗室都是事故頻發的重災區。作為生物或者化學領域的科研工作者,我們要時刻牢記「安全第一、實驗第二」,無數的血淚教訓都在提醒著我們實驗事故的下場多么慘痛。
2019 年 9 月 16 日,俄羅斯國家病毒學和生物技術研究中心因天然氣爆炸發生火災,這是全球僅有的 2 個存有活體天花病毒和埃博拉病毒樣本的實驗室之一?;馂淖寣嶒炇蚁萑肓瞬《拘孤兜目只女斨校迷谧罱K沒有危險物泄露。
圖片來源:今日俄羅斯
1978 年,伯明翰大學天花研究實驗室發生病毒泄漏,造成一人感染天花,這是人類歷史上最后一例天花死亡病例,好在疫情沒有進一步擴散造成更大傷亡。但令人唏噓的是,伯明翰大學微生物系負責人 Henry Bedson 教授因此次泄露事件,引咎自殺。
由于研究的特殊性,這些實驗事故可能會給人類社會帶來巨大的危害。雖然我們不一定接觸得到這么重大的實驗,但這并不意味著我們就可以存在僥幸心理了,因為再小的事故,都會對實驗人造成不可挽回的損失。
? 有同學剛做實驗時,不慎把培養瓶拍碎了,百萬密度的人源宮頸癌細胞隨著瓶渣刺穿手套進了傷口,當時被嚇得魂飛魄散,趕緊拼命擠血;
? 有同學測蛋白含量時,濃硫酸濺了一滴到眼皮上。然后一著急,弄了一堆到手上,此痛苦令人終生難忘;
? 有同學做細胞爬片時,浸著二甲苯的針頭一不留神扎進手指,第二天起床感覺頭痛無力、行走困難,癥狀基本吻合二甲苯輕度中毒......
? ......
如此令人后怕的事故不勝枚舉,想必也是無數科研汪們共同的心酸回憶了。
這些實驗室安全事故歸根到底都是「人禍」。在生物學霸此前的統計中,造成事故的人為原因包括違反操作規程、操作不當、操作不慎或使用不當,合計達到事故總數的一半。
圖片來源:生物學霸
所以,在血的教訓面前,我們應當從實驗的每一步做起,按規范實驗,不讓自己為自己的不當操作買單。
在 Jaumain 去世后,她的家人和朋友以她的名義成立了協會,全稱「實驗室防護和安全協會」,他們希望通過協會的力量,幫助科研界進一步加強實驗安全方面的培訓教育和監督管理。
圖片來源:association-emilys.com
是啊,平平安安做好每一場實驗,是科研人最樸素,也最重要的訴求了!
【參考文獻】(上下滑動)
[1] https://www.science.org/news/2021/07/france-issues-moratorium-prion-research-after-fatal-brain-disease-strikes-two-lab
[2] https://www.inrae.fr/actualites/suspension-provisoire-travaux-prions-laboratoires-recherche-publics-francais
[3] https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMc2000687
[4] https://www.linkresearcher.com/information/3ac8d945-9aa4-4042-b184-e48d6f717f04
[5] https://apps.who.int/iris/handle/10665/42656
[6]https://mp.weixin.qq.com/s/TE3rKboUoSlaTMe635kWBA
題圖來源:圖蟲創意
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【2402】國內重點實驗室分子生物學實驗方法匯總(60 頁)
【2403】2024 最新最全影響因子(20000+ 期刊目錄)
【2404】免疫學信號通路手冊
【2405】PCR 實驗 protocol 匯總
【2406】免疫熒光實驗 protocol 合集
【2407】細胞培養手冊
【2408】蛋白純化實驗手冊
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