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诺贝尔奖,也有看走眼的时候。
1926年,诺贝尔生理学或医学奖颁给一项寄生虫致癌研究。可时隔数十年,后续实验彻底推翻了该研究的核心结论,证实那种线虫寄生虫根本无法诱发肿瘤。耐人寻味的是,当年欧美顶尖病理学者几乎全都信服这套理论,认定它揭开了癌症起源的关键谜底。
诺贝尔奖并无撤回机制,这段尘封的科研往事留下一连串值得深思的问题:这项轰动一时的研究究竟错在何处?后世又是如何一步步戳破其中假象?更引人深思的是,倘若一代顶尖科学家都会集体陷入认知误区,那如今我们奉为铁律的各类科学结论,又有多少会在未来被重新修正?
撰文 | 李娟
1907年,在哥本哈根大学病理解剖研究所,约翰内斯·菲比格(Johannes Andreas Grib Fibiger)解剖了一批从爱沙尼亚多尔帕特(今塔尔图)捕获的野生褐家鼠。这些老鼠原本是用来做肺结核实验的,但菲比格却在它们的前胃里发现了意想不到的东西:严重的上皮增生、大面积的乳头状凸起,还有一种从未被记录过的线虫和虫卵。
寄生虫与组织病变同时出现,这是巧合吗?
菲比格敏锐地抓住了这个疑问。但他很快遇到一个难题:这种线虫无法在大鼠之间直接传播。经过细致的溯源研究,他找到了完整的传播链条——蟑螂是中间宿主。大鼠粪便中的虫卵被蟑螂吞食,幼虫在蟑螂体内发育为具有感染性的丝状幼虫,再随蟑螂进入新的大鼠体内。
1913年,菲比格公布了实验成果:给健康的实验室大鼠喂食携带线虫幼虫的美洲大蠊或东方蜚蠊,可以稳定复现野生大鼠身上的胃部损伤。这种线虫于1918年定名为瘤筒线虫(Gongylonema neoplasticum)。
仅凭发现寄生虫感染,还不足以让整个学界震动。真正让菲比格的研究被视为肿瘤学突破的,是他声称在显微镜下观察到了癌症的核心病理特征。
感染大鼠前胃的组织切片显示:鳞状上皮突破了基底膜,侵入下方的肌层;增生细胞的细胞核形态各异、染色深沉,分裂象大量增多,这些都是恶性上皮癌的经典判定标准。更有说服力的是,多只感染大鼠的肺和淋巴结里出现了继发病灶,菲比格将其判定为原发性胃鳞状细胞癌的转移灶。
如果这一切属实,这将是人类第一次用可控实验证明:癌症可以由外界生物因素诱发。
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约翰内斯·菲比格(Johannes Andreas Grib Fibiger)| 图源:参考文献[3]
走向诺奖的崎岖之路
要理解菲比格的实验为何极具说服力,必须回到20世纪初的学术背景,那时,肿瘤学界对癌症的起源争论不休。
当时,最具影响力的理论是德国病理学家鲁道夫·菲尔绍(Rudolf Virchow)在1858年提出的刺激学说:癌症不是细胞自发突变的结果,而是组织长期、反复受到物理或化学刺激累积产生的病变。
菲比格的线虫模型,恰好为这一理论提供了活体实验证据——线虫持续穿刺大鼠前胃的鳞状上皮,形成长期机械刺激,慢性炎症部位最终长出肿瘤。这个解释直观、可控、可观测,简直完美契合了刺激学说。
与此同时,细菌学正处于黄金时代。菲比格曾在柏林师从细菌学奠基人罗伯特·科赫(Robert Koch),而科赫之前的研究已证明,结核、白喉等重大疾病均由特定微生物引发。既然这么多疾病都能找到致病微生物,科学家自然会推测:癌症会不会也有类似的感染源?
还有一个关键因素:在菲比格之前,肿瘤研究基本停留在肉眼观察和切片描述阶段,没有可稳定、可控诱导肿瘤的标准化动物模型。通过喂食带虫蟑螂就能稳定造出大鼠胃部病变,这套实验体系意味着肿瘤研究从单纯的观察学科,转变为可以人为操控、分步解析的实验学科。
在上述背景下,科学家虽然已经注意到职业暴露、煤焦油、放射线等因素与癌症有关,却无法建立统一解释框架。菲比格的线虫理论恰好符合当时最流行的病因学思维,因此显得格外有吸引力。这就不难理解,为什么全球科研界会被打动了。
从1920年到1926年,菲比格累计获得18次诺奖提名(诺奖提名由合格提名人独立申报,单人同年可获多份提名)。然而,诺奖评审委员会内部分歧巨大,有两种对立的核心评审观点:
一方是菲比格的坚定的支持者,认为可控人工诱导肿瘤是划时代的突破,证明了癌症存在外源诱因,为预防和治疗开辟了全新方向。另一方则持强烈反对态度,质疑这项研究对人类癌症的实际参考价值,认为没有证据表明人类肿瘤由同类线虫引发;而且,即便实验技术精巧,也只是验证了外源刺激诱发癌症这一已知临床规律,并未揭示癌症发病新机制,因此不具备诺奖价值。
与此同时,日本病理学家山极胜三郎(Katsusaburo Yamagiwa)与助手也完成了重磅成果:他们从1912年开始尝试,在1915年通过反复将煤焦油涂抹于兔耳内侧,稳定诱导出了高度恶性的鳞状细胞癌,首次以化学手段在实验动物身上实现了癌症的人工诱导。
1926年,菲比格与山极同时获得诺奖提名,但评审陷入僵局,当年的生理学或医学奖被迫空缺,延至次年评选。
档案记录显示,委员会曾讨论将1926年奖项一分为二,分别授予菲比格和奥托·瓦尔堡(Otto Warburg,癌症代谢研究),1927年则授予瓦格纳-尧雷格(Julius Wagner-Jauregg,疟疾疗法治精神病)。但卡罗林斯卡学院理事会推翻了这一方案,排除了瓦尔堡与山极。最终,1927年补发1926年诺贝尔生理学或医学奖,仅菲比格一人获奖。
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诺奖官网关于菲比格的介绍,在其成果简介中进行了纠错说明。| 图源:诺奖官网截图。
诺奖成果被推翻
然而,这个获得诺奖的线虫致癌的研究,却被随后的数项研究所推翻。
最早的质疑来自1918年。有研究者指出,菲比格观察到的病变可能并非自主性恶性肿瘤,只是重度上皮增生;他判定的肺部转移灶,可能只是局部炎症组织团,并非真正的癌转移。
但当时菲比格学术声望极高,且主动分享病理切片供同行验证,批评声浪很快平息。
真正的突破口来自营养学领域。20世纪初的实验大鼠饲料没有统一标准。菲比格给实验鼠长期喂食的是什么呢?答案是:白米饭加水——这套饮食完全缺乏脂溶性维生素,尤其是维生素A。
1935年,帕西(Richard Passey)等发表了关键研究:他们证明,用缺乏维生素A的饮食喂养大鼠、再感染携带线虫幼虫的蟑螂,并不能产生真正的胃癌。他们的结论是,菲比格很可能将化生(一种良性的非癌性组织转变)误判为恶性肿瘤。
1936年,同组研究者进一步发表了关于肺部化生的系列论文,展示了维生素A缺乏如何在肺部诱发支气管化生,进而解释了菲比格所称“肺转移灶”的真实来源。对照实验的逻辑十分清晰:给维生素A充足的大鼠感染瘤筒线虫,只会出现虫体穿刺造成的局部组织损伤,没有肿瘤样增生;而完全不感染线虫、仅长期缺乏维生素A的大鼠,照样长出大量乳头状凸起。
1937年的研究进一步证实,菲比格所描述的前胃病灶只是良性乳头状增生,并非癌症。
1952年,希区柯克(Claude R. Hitchcock)与贝尔(E. T. Bell)利用当时更先进的病理技术重复了全套实验,彻底盖棺定论:大鼠胃部的病灶是维生素A缺乏引发的鳞状化生;肺部的所谓转移灶,是全身性维生素A缺乏造成的支气管黏膜鳞状化生,线虫寄生虫并非直接致癌因素。
对比上述营养学实验研究,我们可以发现,菲比格在实验设计层面存在一个明显漏洞——缺少对照组。但是在那个年代,这种设计缺陷并没有引起广泛警觉,实际上,约25年之后才出现系统使用同期对照组的规范。由于没有设置标准化饲料的平行对照组,实际上无法准确判断大鼠的病变究竟来自寄生虫,还是来自其他因素(比如维生素A缺乏)。
据记载,学界对菲比格的评价多是正面的,认为他是一位认真严谨且诚实的研究者,他的失败更多反映了20世纪初肿瘤学整体发展的局限。比如,当时严格的组织学病理概念尚未完全建立,不足以准确区分癌症与癌前病变,也无法将多部位化生(metaplasia)与真正的癌转移区分开来。
因此,在癌症病因学理论极度混乱、营养学知识尚未建立、实验设计规范尚未形成、病理学诊断尚不成熟的时代里,菲比格的研究把真实存在的组织病变解读成了癌症,并进一步把寄生虫与这些病变之间的关系误认为因果关系。这一结论似乎注定会被推翻。
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1952年希区柯克等的论文截图。| 参考文献[10]
极具价值的错误
菲比格的研究被彻底证伪,但从科学史的角度来看,这份错误似乎拥有不可替代的价值。20世纪后期,微生物、病毒致癌的确成为肿瘤学核心分支。菲比格的研究似乎为后世研究指明了一条潜在方向。
病原体感染与癌变之间的关系被逐渐证实。目前,已确认的感染性致癌因素包括多种病毒(如HPV、HBV、HCV、EBV等)、细菌(如幽门螺杆菌,Helicobacter pylori)以及寄生虫(如血吸虫和肝吸虫)。
其中,佩顿·劳斯(Peyton Rous)在鸡体内发现的劳斯肉瘤病毒(RSV)首次证明病毒可以致癌;哈拉尔德·楚尔·豪森(Harald zur Hausen)发现HPV是宫颈癌的关键诱因;巴里·马歇尔(Barry Marshall)与罗宾·沃伦(Robin Warren)发现幽门螺杆菌与消化性溃疡及胃癌的关系——这三组发现的主角都走上了诺奖领奖台。
至于寄生虫,也已被证实能诱发人类癌症,只是菲比格当年找错了虫子。
最早被确认的例子来自埃及血吸虫(Schistosoma haematobium)。
19世纪末,医生发现尼罗河流域男性膀胱癌发病率异常升高,而且多数属于罕见的鳞状细胞癌。后来的研究表明,血吸虫虫卵长期嵌入膀胱壁,引发慢性炎症、组织损伤和细胞异常增殖,从而显著增加癌变风险。国际癌症研究机构(IARC)最终将其列为一类致癌物。
另一种被确认的寄生虫是泰国肝吸虫(Opisthorchis viverrini)。
在泰国东北部,人们长期食用未经充分加热的淡水鱼,导致肝吸虫感染极其普遍。寄生虫可在胆管内生存数十年,持续造成炎症和组织损伤,并分泌能够影响宿主细胞增殖的蛋白质,最终显著增加胆管癌风险。
类似现象也出现在中国。
华支睾吸虫(Clonorchis sinensis)广泛分布于华南地区。随着基因组学和分子生物学的发展,研究者逐渐揭示了其分泌蛋白、慢性炎症和宿主信号通路之间的复杂相互作用。2009年,国际癌症研究机构将其列为一类致癌物。
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华支睾吸虫的生活史 | 图源:参考文献[19]
结 语
菲比格在获得诺奖不久之后,于1928年因结肠癌去世。这让他免于目睹自己的诺奖研究结论被推翻。
据文献记载,世人评价菲比格治学严谨,为人谦逊,待人温和、乐于提携后辈,即便与他学术观点相悖的学者,也对他敬重有加。1927年的诺奖颁奖典礼上,颁奖致辞中将菲比格的工作被称为“科学追求真相道路上的一盏明灯”。
令人唏嘘的是,菲比格并无学术不端或科研造假行为,只是一次超前的探索推导出了错误结论。曾任瑞典皇家科学院常务秘书的埃尔林・诺尔比(Erling Norrby)认为,菲比格所获的诺贝尔奖是“卡罗琳学院犯下的最严重失误之一”。
1992年,两位流行病学家在《内科学年鉴》发表了对菲比格案例的回顾,他们在文中感慨(原文见图5):
科学求索真理的道路上,必然会走过许多死胡同。即便是受过完整高等教育、思维缜密的顶尖科学家,也极易把假象当成真理。站在后世视角,我们能轻易看穿前人走入的学术误区;可谁又能笃定,如今我们潜心探究的领域,不存在同样的迷途?
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图源:参考文献[1]
参考文献
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