本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
今天，3月24日是世界防治結核病日，可能沒有在您的日曆上標記出來，但設立這個日子的目的是為了提醒人們由結核病引起的巨大全球健康問題。在1882年的這一天，傑出的微生物學家羅伯特·科赫博士宣佈了他驚人的發現，結核病是由細菌結核分枝桿菌感染引起的。當時，結核病在歐洲和美洲每七個人中就殺死一人。現在，132年過去了，結核病仍然比除艾滋病以外的任何其他感染殺死更多的人——而且全球許多艾滋病患者實際上死於結核病。 儘管經過了幾十年的科學進步，為什麼結核病仍然肆虐？儘管如此，為什麼我仍然對在阻止結核病方面取得巨大進步抱有希望呢？
首先，是一些令人沮喪的事實。結核病透過感染者咳嗽或打噴嚏傳播，這種傳播方式非常有效，以至於有18億人，約佔所有活著的人的30％，攜帶潛伏性結核病，定義為無症狀的感染。在全球範圍內，每四秒鐘就有人患上活動性結核病，每20到30秒就有人死於結核病——而我們對抗這種災難的工具幾乎普遍過時且力不從心。全球主要的結核病診斷方法，純化蛋白衍生物（PPD），已經有100多年的歷史，無法區分潛伏性感染和活動性疾病，並且在那些接種過疫苗的人中，結果更難以解釋。結核病疫苗已經有近100年的歷史，並且被廣泛使用，但其缺乏有效性從當前大流行的規模就可見一斑。結核病使用藥物治療——一種由四種藥物組成的複雜混合物，療程六個月，已經近50年沒有更新。毫不奇怪，耐藥性一直在穩步上升。目前，約有5％的病例對關鍵的結核病藥物產生耐藥性，並且隨著菌株耐藥性藥物數量的增加，治療選擇變得越來越絕望。儘管所有這些可能已經很糟糕，但結核病領域也面臨著巨大的資金缺口。世界衛生組織（WHO）估計，每年治療還需要額外增加16億美元，研究還需要額外增加14億美元。總而言之，使用我們目前的工具和資源，這種疾病變得越來越難以阻止。
結核病進展極其緩慢。人們可能在潛伏感染數年甚至數十年後才發展成活動性疾病，然後需要數月甚至數年才能痊癒。結核病菌在實驗室中也很慢，單個細菌需要三週才能在瓊脂平板上形成菌落。除了耐心之外，結核病研究人員還需要高度專業化且昂貴的隔離設施，以防止自己和他人被感染。將結核病與基礎科學的主力軍大腸桿菌進行比較。這種模式生物和偶爾的病原體在一天內形成菌落，並且可以在相當於高中實驗室的工作臺上進行操作。幾十年前，當結核病仍然是美國的主要殺手時，結核病研究是一個吸引頂尖人才併產生諾貝爾獎發現的前沿領域。然後，發達世界的威脅消退了，注意力轉移到更快、更安全的學習領域。
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儘管如此，我仍然保持樂觀和決心。我們正在開始利用我們掌握的最佳工具：科學和組織，在對抗結核病方面取得真正的進展。
目前結核病科學的狀況令人著迷。分子生物學革命直到1990年代才幾乎觸及結核病領域。然後，採用新方法的研究人員轉向這個問題，並且該領域面臨的科學矛盾開始變得更加清晰。結核病是一種感染，因為它持續數年，有時非常類似於慢性病。儘管其生長緩慢，但結核病在人群中傳播非常有效。然而，儘管結核病作為病原體取得了顯著的成功，但它並非特別具有致病性。大約90％的結核病感染者將有效控制該疾病，只要他們避免免疫抑制條件，如艾滋病毒。患有活動性疾病的人肺部可能有很多離散的結核病病灶，這些病灶由細菌與不同的免疫細胞和微環境之間的微妙相互作用組成。在大多數這些病灶中，細菌和疾病將得到很好的控制，而在同一肺部中，可能有一兩個病灶由於未知原因爆發細菌複製、炎症和組織損傷，最終威脅到人的生命。除非在耐藥病例中，藥物會迅速殺死幾乎所有結核病菌，但必須繼續治療六個月以防止復發。
這種生物學上的雙人舞需要研究人員做出細緻入微的反應。在我的實驗室中，我們主要轉向系統生物學的工具。幾乎所有的生物學研究都是還原論的，側重於單個基因、產物和過程。顯然，這種方法非常成功，但在某些領域（如結核病）的突破已被證明是難以捉摸的。技術、計算和系統思維的融合為改變這種局面提供了一種方法。系統生物學使我們能夠一起研究所有基因、所有RNA、所有蛋白質等的行為，側重於系統中相互作用網路的整體行為，然後建立疾病的預測模型。例如，我的實驗室最近合作製作了首個實驗性利用的大規模結核病菌基因調控網路。這項工作揭示了結核病細胞內的遺傳線路，併為理解細菌如何適應受感染人體內複雜和變化的環境提供了前所未有的機會。更廣泛地說，透過結合高通量實驗分析、數學建模和計算，以及在結核病生物學和免疫學方面的專業知識，我們和其他人希望確定分子網路，這些分子網路是開發下一代藥物和疫苗的關鍵。
由於它主要影響全世界貧困國家的窮人，因此，與結核病作鬥爭也一直面臨著重大的組織挑戰。特別是，富裕國家的政府並不總是關注其他地方發生的昂貴問題，而藥物和疫苗製造商往往避免承擔潛在經濟回報小的大問題。儘管如此，在過去的15年左右，有興趣的人們，他們擁有廣泛的專業知識和議程，一直在尋求新的合作方式來對抗結核病。涉及學者、活動家、政府機構、慈善家、私營企業和公私合作伙伴關係的新組織正在改變全球結核病研究和治療的方法。例如，諸如創新診斷基金會，結核病聯盟和艾滋病疫苗倡議等非營利組織最近已確立自己作為尋求新的結核病診斷方法、藥物和疫苗的關鍵全球參與者的地位。我自己的結核病研究已與三家不同的製藥公司（主要是捐贈時間和資源）以及幾家非營利機構和世界各地眾多學者合作，資金來自美國國立衛生研究院（NIH）和至少三個不同的慈善團體。這種分離的、網路化的方法並非結核病獨有——關注瘧疾和其他重大全球健康問題的人們正在以類似的方式組織起來，以產生普遍積極的效果。不需要系統生物學家就能看出，這種網路模型比個人試圖獨自解決問題更強大。
透過新的科學和組織手段，我們正在努力解決舊的政府資助研究和行業驅動產品開發的模式未能滿足全球需求的問題。這些努力開始取得成果。2010年，GeneXpert問世，這是自羅伯特·科赫時代以來結核病診斷學的首次重大進展。去年，一種新的結核病藥物貝達喹啉在近50年來首次獲得批准。也許更令人印象深刻的是，多種即時診斷結核病檢測方法和至少十幾種結核病疫苗候選疫苗正在開發中，目前約有十種結核病藥物和聯合療法正在進行臨床試驗。要阻止結核病大流行的浪潮，還需要做更多更多的事情，但在被忽視了幾十年之後，情況終於出現了真正樂觀的空間。
因此，世界防治結核病日快樂。保持資訊靈通。保持樂觀。並儘量不要對任何人咳嗽。