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青蒿素发现艰难历程

约瑟夫·戈尔斯坦在这本杂志里提到了，创造(发明)和揭示(发现)是生物医学进步的两条不同的路径。作为一名植物化学家，我很有幸地在这两条道路上都有所收获，尤其是在20世纪60年代到80年代这段日子里。1955年我毕业于北京医学院药学系，此后被分配到中医研究院(现中国中医研究院)，从事中药研究。1959年到1962年之间，我参加了一项中医的培训课程，此课程主要是针对有西医背景的专业人士开设的。两年半的培训让我发现了中医的奇妙和可贵，以及站在人类和宇宙的高度的哲学思辨之美。

1、青蒿素的诞生

疟疾是由恶性疟原虫引起的疾病，几千年来一直威胁着人类的生命安全。在20世纪50年代国际消灭疟疾的尝试以失败告终之后，疟疾再度肆虐。这很大程度上归因于寄生虫对当时的抗疟药物，如氯喹，产生了抗药性。1967年，在“523办公室”领导下，中国启动了抗疟项目。我所在的研究院很快参加到了这个项目之中，并委任我为疟疾研究小组组长。该小组由植物化学和药理活性研究员组成。我们这群年轻人开始了研究如何从中药里提取和分离抗疟有效成分。

工作的第一阶段，我们研究了超过2000种的中药，发现了其中的640种可能有抗疟效果。我们用小鼠模型评估了从大约200种中药里获得的380种提取物。然而，过程并没有那么顺利。想要有重大发现谈何容易。

一份青蒿提取物给研究工作带来了转机。青蒿提取物很好地抑制了寄生虫的生长。然而，这个发现并没有在之后的实验中重复出来，并且与此前文献中记载的有冲突。

为了找到合理的解释，我们翻阅了大量的文献。唯一一篇关于使用青蒿减轻疟疾症状的文献出自于葛洪的《肘后备急方》。文中提到：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。”（图1）这句话给了我灵感。我们传统的提取方法里的加热步骤可能会破坏药物的活性成分。在较低的温度中提取可能有助于保持抗疟活性。果然，在使用较低温提取方法之后，提取物的活性得到了大幅提升。

明代（公元1574年）葛洪著作《肘后备急方》右图第五列“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。”

随后我们把提取物分离为酸性和中性的两部分。终于，在1971年10月，我们获得了中性无毒的提取物。这份提取物对伯氏疟原虫感染小鼠和食蟹猴疟原虫感染的猴子有着100%的疗效。这个结果标志着青蒿素发现上的突破。

2、从分子到药物

在文化大革命期间，是没有办法做新药的临床试验的。为了疟疾病患的福祉，我和我的同事们勇敢地成为了青蒿素的第一批志愿受试者。在确认了青蒿素提取物对人体是安全的情况下，我们前往海南省，在患有间日疟原虫和恶性疟原虫的病人身上试验该提取物的有效性。

临床试验的结果激动人心：经治疗的病人疟疾症状迅速消失，这些症状包括高烧和血液中的寄生虫数量。而采用氯喹治疗的病人却没有这些临床收益。

20世纪50年代，在中医研究院中药研究所任研究实习员的屠呦呦（前右）与老师楼之岑副教授一起研究中药。

积极的临床结果指引着我们再接再厉。我们接着分离纯化了青蒿的抗疟有效成分(图2)。1972年，我们得到了提取物中的活性成分，分子量为282道尔顿的无色晶体，分子式是C15H22O5，熔点在56–157°C。我们将其命名为青蒿素。

《补遗雷公炮制便览》中彩色手绘青蒿（明代，公元1591年）与青蒿和青蒿提取物

按照戈尔斯坦的观点，青蒿素的发现是我们科研征程的第一步——揭示。我们接下来要进入下一步——创造，把自然界的分子转变为药物。

我们发现，在菊科蒿属的植物中，只有黄花蒿新鲜叶子中在花蕾期含有丰富的青蒿素。我所在的团队用的是北京本地的蒿属植物，青蒿素的含量相对少得多。为了药物生产，我们迫切需要青蒿素丰富的蒿属植物。中国政府发起的寻找疟疾治疗药物的523项目组是一个全国范围的科技协作组织，项目组很快发现一种四川产的黄花蒿符合制药要求。

我们临床试验的第一种药物剂型是片剂。病人服用之后产生了不适感。在随后的研究中我们发现，这是因为旧压缩机器上生产出来的药片很难分解。我们转而使用新的剂型——纯青蒿素胶囊，临床效果令人满意。本来看似关闭的抗虐新药开发的大门，再次向我们打开。

3、从国内到国外

除了药物生产和剂型的问题之外，我们面临的另外一个挑战是，如何让世界知道我们的发现。1975年，在中国科学院生物物理所的一个科研团队的帮助下，我们确定了青蒿素的立体结构，是一种倍半萜内酯。

有关这个结构的论文，我们在1977年首次发表在中国的科学期刊上。同年，这个新分子和这篇论文立刻被美国化学文摘社引用。但是，当时中国大的政治环境限制了任何关于青蒿素的论文发表。幸运的是，1979年，国家科委授予我们国家发明奖，表彰我们发现青蒿素和抗疟的功绩。

(a)青蒿素的分子结构。(b)青蒿素的三维结构模型，碳原子是黑色小球，氢原子是蓝色小球，氧原子是红色小球。

1981年，第四届化学药物治