顯微鏡後的女性科學家

顯微鏡學的蓬勃發展,不僅促進了醫學﹑公共衛生的發展,而在這背後也有許多偉大的女性科學家參與其中;安娜‧威廉斯(Anna Wessels Williams)就是其一。她不僅分離出白喉桿菌進而製出抗毒素血清,更開發狂犬病的快速診斷方法,成為往後30年的狂犬病標準診斷測試,傳染病研究翻開新的一頁。
與微生物初相識
安娜‧威廉斯1863年3月17日出生於美國紐澤西州的哈肯薩克市(Hackensack, New Jersey)。父親威廉(William Williams)來自英格蘭,是一位私立學校的教師;母親珍妮(Jane van Saun)則來自荷蘭,在一所教會幫忙。
安娜自幼在家中接受教育,直到12歲才進入由父親擔任理事的公立學校(State Street Public School)就讀。
恰好19世紀不論在顯微鏡和微生物學,都有十足的進展。17世紀雷文霍克(Antoine van Leeuwenhoek)發明簡單的單式顯微鏡,發現微生物和精子後,到了19世紀,人們則透過更好的鏡頭或鏡片組合等各種方式,提高顯微鏡解析度。19世紀末恩斯特·阿貝(Ernst Abbe)更為顯微鏡奠定理論和技術基礎,建立現代光學顯微鏡的原型。
微生物學方面,1862年,巴斯德(Louis Pasteur)用鵝頸瓶證明煮沸的肉湯內不會增長細菌,提出了「生源論」,進而發明「巴斯德消毒法」。科霍(Robert Koch)則在1884年將科霍式法則的理論公式化,與四項標準建立疾病和微生物的因果關係。因此科學家們也努力證明這些學說,並辨識出許多傳染病的病源體。
進入公立學校就讀的安娜,也在此時第一次接觸到顯微鏡,開啟她對微生物世界的興趣。
從地方公立學校畢業後,安娜進入紐澤西州立師範學校(New Jersey State Normal School)繼續升學,並打算以學校教師作為終生職業。而她在1883年畢業後的兩年裡,也確實從事了教職。
棄教職轉投醫學
然而,1887年安娜的人生出現轉折。她的姊妹米莉(Millie)因生產時發生嚴重感染導致死產;雖然米莉僥倖逃過一劫,但安娜仍為此感到震驚。因此她將職涯目光轉向了醫學,辭掉教職並進入紐約婦兒科醫院附設女子醫學院(Women’s Medical College of the New York Infirmary)就讀。
1981年安娜取得醫學學位後,留在紐約婦兒科醫院擔任病理學和衛生學的講師,並於1892到1893年間到歐洲進行醫學訓練,足跡包括奧地利的維也納、德國的海德堡、萊比錫和德勒斯登。
直到1894年安娜才回到紐約,於新成立的紐約市衛生局(New York City Department of Health)檢驗實驗室,一個她往後工作了39年的地方,擔任志工。
紐約衛生局檢驗實驗室最初於1892年成立,是為了因應紐約市霍亂爆發而成立的緊急應變實驗室;隔年則持續運作並擴大規模,正式成為美國第一個市立實驗室。
在檢驗實驗室,安娜開始與主任醫學博士威廉‧帕克(William H. Park) 密切合作,致力於開發高產量的白喉抗毒素。
默默貢獻:開發白喉抗毒素血清
白喉是當時兒童死亡的主要原因,且在1890年代中期呈現上升趨勢。1890年埃米爾‧馮‧貝林(Emil von Behring)第一個成功開發出血清療法來治療白喉,這樣成果雖然讓埃米爾‧馮‧貝林獲得諾貝爾獎的肯定,但其低產量仍讓許多患者無法獲得治療。
因此,安娜與帕克的研究便奠基於此繼續開展。1894年,在某次帕克外出度假時,安娜成功分離出一株白喉桿菌,具有異常高且穩定的產毒性。因此後來以這支菌株發展高產量的白喉抗毒血清,對後來開發白喉疫苗有極大貢獻。
而這支菌株被分離出後的一年內就量產,並由衛生單位免費發放給美國和英國的醫師,用以治療白喉。
儘管這菌株是在帕克休假期間由安娜發現的,但卻被命名為「Park-Williams no. 8」 且普遍被稱為「Park 8」;由此也可看出當時社會上的性別不平等。不過對於此命名,安娜基於實驗室的合作性質,曾在退休時對外表示,「我很榮幸能將我的名字與帕克博士相提並論」。
1895年,安娜正式升遷為全職的助理微生物學家;並在1986年,前往巴黎的巴斯德研究所研究猩紅熱抗毒素。雖然在猩紅熱的研究上沒有太大突破,但她在此行開啟了新的研究興趣-狂犬病,並以此作為往後的研究方向。
奠定狂犬病診斷標準
狂犬病是由狂犬病毒引起的急性病毒性腦脊髓炎,為一種人畜共通傳染病。感染者一旦發病後致死率幾乎達100%;但如能在動物咬傷後及時就醫,接受暴露後預防接種,可以有效降低發病風險。
然而在安娜的時代,光是要診斷狂犬病都要耗費很久的時間,遑論及時就醫和接受暴露後預防接種。

當時人們認為某些組織學結果具有診斷意義,例如「狂犬病結節」(rabic tubercles)或「腦脊髓和交感神經節中的圓形和橢圓形細胞堆積區域」(round and oval-celled accumulation in the cerebrospinal and sympathetic ganglia)。
但事實上,這些特徵並不特定出現在狂犬病感染者上,無法作為確診判定。
而後,義大利病理學醫師阿戴齊‧內基(Adelchi Negri)在患有狂犬病的兔子和狗身上觀察到狂犬病毒形成的包涵體。
這個包涵體呈圓形或橢圓形,直徑約3至10nm,邊緣整齊,內有1至2個狀似細胞核的小點。
雖然安娜同時也有相同的發現,但內基首先發表了他的研究結果,因此這個包含體被稱為內基式小體(Negri bodies)。不過,內基使用的染色方式,很難將內基式小體與神經組織成分區分開,難以用於診斷。
1905 年,安娜開發了新的方法來製備和染色腦組織,更容易看到內基式小體的存在,使原本需要將近十天的檢驗時間變成僅需約20分鐘就能得出結果。而安娜開發的狂犬病快速診斷方法也成為後來30年狂犬病的標準診斷測試。
同年,安娜被任命為檢驗實驗室的副主任,持續與帕克博士密切合作研究,並合作出版了《Pathogenic Micro-organisms Including Bacteria and Protozoa: A Practical Manual for Students, Physicians and Health Officers》(包括細菌與原生動物的病原微生物:給學生、醫師和衛生官員的實作手冊);到1939年為止,這本書共再版了11次。
永遠的配角 研究貢獻重要性不減
第一次世界大戰期間,安娜則被任命為流感委員會成員,在紐約大學主持一項訓練計畫,為美國國內外醫學實驗室的軍方人員進行培訓,並研究如何快速診斷軍中腦膜炎帶菌者。1934年,71歲的安娜退休。
儘管在檢驗實驗室一直是合作、協助的角色,但安娜在理解、控制傳染病方面仍有無法抹滅的貢獻。因此她於1914年被選為紐約女性醫學會(the Woman’s Medical Society of New York)主席;1931年他被選入美國公衛協會(the American Public Health Association)的實驗室部門,並於隔年成為該部門第一位女性主席。
參考資料:
1. 劉仲康、鍾金湯(2020)。《顯微鏡後的隱藏者:改變世界的女性科學家》。新北市:台灣商務。
2. Williams, A. W. & Lowden, M. M. (1906). The Etiology and Diagnosis of Hydrophobia, The Journal of Infectious Diseases , 3(3),452-483.
3. 美國國家醫學圖書館:改變醫學的面貌https://cfmedicine.nlm.nih.gov/physicians/biography_331.html
4. AAI LOOKS BACK: Anna Wessels Williams, M.D. Infectious Disease Pioneer and Public Health Advocate