在19世纪,细菌学和免疫学进步很快。医学家在实验中已经发现,当细菌侵袭人体时,人体内部能产生一些物质,抵消细菌和细菌产生的毒素的作用。这些物质具有一定的针对性,既能准确地与所攻击对象发生作用,又不会给周围组织造成很大危险。然而,这些物质的作用是有限的,还有大量的疾病,人体产生的那种抵抗物质对它们却无能为力。
那么,能不能制造出这样一种物质呢?让它们进入人体后,只发挥消灭“细菌”敌人的作用,而不破坏人体组织的健康。如果能的话,那该多么好啊!它就像是神话中的“魔弹”一般,能够识别敌人,消灭敌人。
“能制造出这样一种‘魔弹’来吗?”保罗·艾利希反复地思考着这样一个问题。
艾利希于1854年3月14日出生在德国一个小城镇里,从小就爱好化学,因此,当他进入医科大学后,就开始研究某些化学物质对动物组织的作用。当时,还很少有人将化学与医学结合起来研究。艾利希的研究得到了老师的支持,老师还鼓励这位有头脑的青年,在科学研究上开辟自己的道路。
当时,德国的化学染料工业十分发达。在染料研究中,人们发现有些染料可以使动物组织着色;有些染料还可使某些特定的细胞而不是所有的细胞着色;还有些染料只能使某种细胞的某一部分着色。这项研究是由德国医生科赫开始的,但还存在着进一步完善和加以发挥的余地。艾利希被这些事实深深地吸引住了。他的博士论文就是探讨用染料进行动物组织染色的理论和技术问题的。此后,他还用染色技术提出了白细胞的分类方法。
思想活跃的艾利希在进行这一课题的研究时,很自然地想到,既然用适当的染色方法可以辨别出特定的细胞,那么,它也有可能辨认出特定的细菌。不久,他果然找到了一种可以使结核杆菌染色的办法,改进了科赫所用的方法。不幸的是,在研究结核杆菌染色中,艾利希感染上了轻度结核病,所以,他不得不暂时停下自己的工作,去进行疗养。
疗养中的艾利希依然思考着他在试验中遇到的一系列问题。此时,德国医学家贝林正进行消除细菌在人体内作用的研究,试图找到一种“体内消毒剂”,以便使侵入人体内的细菌无害化。他将白喉杆菌的肉汤培养物灭活以后,给试验动物注射几次,发现试验动物的血液里出现了能中和这些杆菌所产生的毒素的抗毒素。这种抗毒素能使另外的动物获得免疫,可以用它去治疗已经出现白喉症状的患者。现在我们把这种经过上述方法,从试验动物的血液里提取出来的抗毒素叫做抗毒素血清。
1889年,艾利希疗养归来后听说了贝林的发现。他与贝林共同研究,于1892年研制成功白喉抗毒血清。以后,用白喉抗毒血清治疗白喉的方法,很快得到推广,使白喉的病死率大幅度降低。
艾利希总结了他的观察和研究,他推断,各种不同的细胞、组织之间,必定存在着某些差异,所以一种物质对于某一特殊物质有一种“化学亲和力”,它类似于锁和钥匙的关系。在此基础上,艾利希提出了有机体和周围化学物质,如食物、药物等相结合的学说——侧链学说。“侧链学说”认为,细胞是装备有侧链(后来他又将侧链改名为受体)的巨大分子,这种侧链可与食物、药物等结合,还可与毒素结合。当细胞受到毒素作用后,可产生大量侧链,并从细胞上脱落下来,到血液中去中和毒素,所以称它为抗毒素。如果所产生抗毒素量不多,不足以中和所有的毒素,毒素便会与细胞结合,于是,细胞受到损害。
艾利希的这一学说,是第一个有广泛和深远影响的体液免疫理论,为此,他与梅契尼柯夫共获1908年诺贝尔生理学和医学奖。
艾利希在医学理论上做出了巨大贡献后,并没有停止他的研究,而是把自己的精力投入到新的研究中,以实现他多年来的梦想——寻找能杀灭人体内病菌,而不影响人体正常组织和细胞的“魔弹”。
染料能有选择地使细菌和原生动物染色的事实,一直萦回在他的脑海。他希望能找一种化学药品来帮助人体与疾病作斗争。艾利希首先选用锥虫作为寻找“魔弹”的射击对象,因为锥虫比细菌大,注射到小白鼠血管里,它可以快速繁殖,直至将小白鼠杀死为止,这对于研究十分有利。他用各种染料做试验,终于发现一种叫锥虫红的染料可以杀死引起睡眠病的锥虫。可是他随后又发现锥虫红虽然能杀死锥虫,可有时也能把小白鼠杀死,这就是非不清了。
不久,他把注意力从染料转移到一种对睡眠病有效的阿托克西尔药品上。阿托克西尔是一种含砷的化合物。他知道化合物都是有毒的。他跳出了以往科学家的老路子,只在现成的化合物中去寻找药物。他决定以阿托克西尔为基础,改变它的结构,寻找毒性小、疗效高的药物。
艾利希立即着手试验,合成了数千种砷化合物,然后对这些化合物逐一筛选,观察动物对这些药物能承受的剂量,研究动物能承受的最大剂量能否有效地杀死细菌和原生生物。
他以锲而不舍的精神追寻着梦想的“魔弹”,每次试验他都亲临观察。试验过的药品数目在不断增加,1、2、3……101、102、103……301……401……他坚持毫不灰心地一直试验着,认真仔细地观察各种试验结果。
当试验到418号药品“偶砷苯基甘氨酸”时,终于显示出对锥虫有很高的杀灭效果,但受试的小鼠出现狂跳症状而死亡。艾利希和他的助手秦佐八郎仍继续着他们的试验,经常一连几天不停。累了,用几本书叠起来放在实验室的长椅子上当枕头睡上一会儿。
漫长而艰苦的工作,反复出现的不理想的结果,都没能动摇过艾利希的信心。他坚信,“魔弹”一定能够制造出来。
1909年,当他们试验到第606号化合物时,奇迹出现了。艾利希发现了一种既能杀死老鼠和马体内的锥虫,而又不引起眼盲或跳跃病的化合物。艾利希将这一化合物命名为“洒尔沸散”(意思是安全的砷剂)。在实验室工作的人们为这一伟大的发现而欢呼!这里面包含了他们多少繁重的劳动和多么顽强的意志啊!
“606”是艾利希梦想的“魔弹”,它终于制造出来了。“606”的发明,把非洲人从睡眠病的威胁中解救出来。