青蒿素往事：戰(zhàn)爭，大協(xié)作與爭議（三） | 生物漫游指南

作者：奶樹

編輯：蝌蚪

2015年10月5日，斯德哥爾摩的瑞典卡羅林醫(yī)學(xué)院宣布，來自中國的女性藥學(xué)家屠呦呦，以及愛爾蘭科學(xué)家威廉·坎貝爾和日本科學(xué)家大村智，被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，以表彰他們在寄生蟲疾病治療研究方面取得的成就。

從“325任務(wù)”的源起，瘧疾防治研究路徑的多種嘗試，到屠呦呦團(tuán)隊對中醫(yī)藥典籍的挖掘，坎坷曲折的提取實驗，以及不同地區(qū)團(tuán)隊的協(xié)同探索，每一步都不可或缺，為青蒿素的發(fā)現(xiàn)鋪平了道路，并逐漸譜寫了“325任務(wù)”的完美答卷——一個多方協(xié)作、克服重重困難的科學(xué)奇跡。

青蒿素——“325任務(wù)”的完美答卷

雖然在前面的故事里面我們提到過數(shù)次“青蒿素”，但這個名字第一次出現(xiàn)其實是在1972年的11月。當(dāng)時屠呦呦團(tuán)隊的成員鐘裕蓉，對青蒿素提取物進(jìn)行了進(jìn)一步的層析分離（化學(xué)實驗里也被簡單稱作“過柱子”），將其中的物質(zhì)逐層洗脫，得到了三種結(jié)晶。其中，第二種結(jié)晶在動物實驗中顯示出良好的效果，便將其命名為“青蒿素II”。

然而，臨床實驗沒能延續(xù)動物實驗的神奇。1973年夏天，瘧疾的流行再次到來，團(tuán)隊將“青蒿素II”壓成藥片送到海南進(jìn)行臨床實驗，結(jié)果并不理想：在五例惡性瘧疾患者中，僅有一例有效。除了無效的兩例以外，還有兩名患者服用后出現(xiàn)心臟不適等癥狀。

經(jīng)過反復(fù)回溯和探究，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)問題出在了壓片的工藝上。當(dāng)時的制備技術(shù)的缺陷導(dǎo)致藥片質(zhì)量不穩(wěn)定，于是他們改為使用藥粉膠囊的形式進(jìn)行治療。盡管膠囊在之后三例癥狀較輕的間日瘧患者身上取得了不錯的效果，但從整體實驗結(jié)果來看，“青蒿素II”的臨床表現(xiàn)并不夠理想。

與此同時，受到屠呦呦團(tuán)隊的啟發(fā)，山東和云南的研究人員也進(jìn)行了“蒿”類植物的嘗試。

山東方面，由山東省中醫(yī)院研究所的魏振興領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊，從本地的黃花蒿中成功提取出一種抗瘧效果顯著的物質(zhì)——“黃花蒿素”，并于1972年11月向“523任務(wù)”小組提交了成果。不過，隨后進(jìn)行的臨床實驗顯示，這種黃花蒿素雖然有效，但效果較短，患者治愈后容易復(fù)發(fā)。遺憾的是，魏振興先生去世較早，留下的記錄不多，黃花蒿素研究相關(guān)的更多細(xì)節(jié)也不太為后人所知。

80-90年代參與青蒿素生產(chǎn)的魏振興先生（右三）

云南省藥物研究所的研究人員則認(rèn)為云南豐富的植物資源是他們的優(yōu)勢，于是嘗試了許多與青蒿相似的植物，包括牡蒿、蒔蘿蒿、濱蒿等，但結(jié)果并不理想。1973年春節(jié)，藥物學(xué)家羅澤淵在云南大學(xué)探望朋友時，發(fā)現(xiàn)校園中有一種植物，外形似蒿，氣味濃烈，朋友稱之為“苦蒿”。羅澤淵決定將這種植物帶回實驗室提取。

羅澤淵與丈夫。值得一提的是，1973年羅澤淵已經(jīng)懷有身孕，但她體重僅有90斤，卻仍堅持在實驗室中進(jìn)行提取工作，甚至多次因為吸入過量乙醚而暈倒。

無心插柳柳成蔭，“苦蒿”提取物在動物實驗中表現(xiàn)出不錯的“抗瘧”效果。為了確認(rèn)植物的物種身份，羅澤淵帶著“苦蒿”的樣本圖片，前往中國科學(xué)院昆明植物研究所，請當(dāng)時的前所長吳征鎰進(jìn)行鑒定，得知這種植物就是黃花蒿的一個變種。

1973年4月，羅澤淵的團(tuán)隊順利從中提取出結(jié)晶，并將其命名為“黃蒿素”。

在這里有必要澄清一個常見的誤解：青蒿和黃花蒿在中藥典籍中常常被混淆，實際上它們是對同一個物種不同部分的稱謂。之所以有兩個名字，最早源自李時珍在《本草綱目》中將它們誤作兩個物種，從而引發(fā)了后續(xù)的混亂。

山東和云南的研究工作幾乎是在1972-1973年間同步進(jìn)行的，只不過云南團(tuán)隊的進(jìn)展相對更快一些，主要得益于他們在提取工藝上出眾的高效率，一方面因為四川、云南、廣西一帶本就廣泛分布黃花蒿，黃花蒿質(zhì)量上乘，另一方面他們還摸索出了一種用汽油提取的工藝，提取效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他團(tuán)隊。

然而，云南的研究團(tuán)隊并沒有足夠的臨床實驗經(jīng)驗，便找到來自廣東中醫(yī)藥大學(xué)的李國橋，他此前曾嘗試用針灸治療瘧疾，未果以后開始轉(zhuǎn)用各種藥物開展瘧疾的臨床研究。

李國橋用“黃蒿素”對診所的兩名輕度虐疾患者進(jìn)行治療，次日的血液檢測顯示效果顯著，瘧原蟲幾乎完全消失。隨后，他還找到一名患有治愈難度更高的腦型瘧疾的孕婦，對其使用“黃蒿素”，結(jié)果孕婦第二天便開始好轉(zhuǎn)，成為”青蒿素“類藥物治療重型瘧疾的標(biāo)志性案例。

關(guān)于“青蒿素”這個名字的來歷，其實內(nèi)部也有過不少爭議。山東提出使用“黃花蒿素”，云南則主張“黃蒿素”，而北京方面希望統(tǒng)一使用“青蒿素”以保持一致。經(jīng)過多次討論，最終才達(dá)成共識，選擇了“青蒿素”這一名稱。

李國橋團(tuán)隊在云南山區(qū)的臨床試驗

1974年，李國橋在“523任務(wù)”匯報會上分享了青蒿素對14例瘧疾重癥患者的顯著療效，這也是青蒿素首次成功治療重癥瘧疾的臨床實驗。自此開始，“523任務(wù)”的重心徹底轉(zhuǎn)向青蒿素。

隨著研究的推進(jìn)，北京中醫(yī)研究院與上海有機(jī)所及北京生物物理所合作，著手解析青蒿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)。其中上海有機(jī)所通過化學(xué)反應(yīng)分析青蒿素的基團(tuán)組成；而北京生物物理所則運用當(dāng)時國內(nèi)最先進(jìn)的X射線衍射技術(shù)，對青蒿素進(jìn)行精細(xì)結(jié)構(gòu)的解析。

功夫不負(fù)有心人，1977年，題為《一種新型的倍半萜內(nèi)酯——青蒿素》的研究論文成功發(fā)表在《科學(xué)通訊》上。由于項目的軍事背景及合作單位的復(fù)雜性，這篇論文的作者署名為“青蒿素結(jié)構(gòu)研究協(xié)作組”，也呼應(yīng)了整個“523”任務(wù)的“大協(xié)作”屬性。

1979年，青蒿素相關(guān)研究獲得國家發(fā)明獎二等獎，屠呦呦作為代表領(lǐng)獎。（值得一提的是，當(dāng)年沒有頒發(fā)一等獎。）

1981年，“523任務(wù)”正式宣告結(jié)束，一共表彰了全國共計134家單位，以及包括屠呦呦在內(nèi)的85名突出貢獻(xiàn)的個人。

曲折的全球化之路

至此，青蒿素的故事似乎應(yīng)該畫上句號，但一款藥物想要真正造?；颊?，光發(fā)現(xiàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要不斷的優(yōu)化、改良，以及后續(xù)的商業(yè)化、全球化和市場推廣。

20世紀(jì)70年代，青蒿素雖然被成功開發(fā)了出來，也展現(xiàn)了顯著的抗瘧效果，卻并不完美——青蒿素在水里的溶解性較差，導(dǎo)致口服治療的療效不佳、復(fù)發(fā)率較高；而用于注射的青蒿素制劑由于溶解性差，保存期限非常短，幾天之內(nèi)就會因析出固體而失效。

為了解決這些問題，1976年處在尾聲的“523任務(wù)”開啟了新的研究方向——合成青蒿素的衍生物。

短短幾年間，上海藥物研究所的李英團(tuán)隊成功合成了蒿甲醚，其效果是青蒿素的六倍，殺蟲力更強(qiáng)；隨后，廣西桂林制藥廠的研究人員劉旭合成了青蒿琥酯，效果是青蒿素的七倍，且這兩種衍生物的溶解性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原始的青蒿素。這兩種藥物，再加上90年代由屠呦呦進(jìn)一步開發(fā)的雙氫青蒿素，構(gòu)成了如今抗擊瘧疾最為有效的武器，也成為世界衛(wèi)生組織（WHO）制定瘧疾治療方案中的重要成分。

1990年代時上海藥物研究所的李英

桂林制藥廠的劉旭

從公共衛(wèi)生的角度來看，藥物的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)僅僅是第一步，讓有需要的人能夠用得上至關(guān)重要，也就是大家在醫(yī)藥行業(yè)偶爾會聽到的“可獲得性”或“可及性”。中國其實算不上瘧疾的”重災(zāi)區(qū)“，影響最嚴(yán)重的地區(qū)主要集中在東南亞、南亞及非洲。

因此，1981年WHO在北京設(shè)立辦事處，并在北京舉辦了一場國際會議，專門討論瘧疾的治療方案。在這次會議上，中國方面展示了關(guān)于青蒿素的結(jié)構(gòu)、提取方法、治療效果等論文，也包括蒿甲醚和青蒿琥酯的研究成果，使青蒿素開始為國際社會所熟知。

1981年WHO會議合影，屠呦呦于二排左四

趁熱打鐵，WHO聯(lián)合中國成立了“青蒿素指導(dǎo)委員會”，主要由“523任務(wù)”的負(fù)責(zé)人組成。委員會的主要目標(biāo)之一是將蒿甲醚和青蒿琥酯生產(chǎn)出來，開發(fā)為國際認(rèn)可的新藥并推廣應(yīng)用。

遺憾的是，由于當(dāng)時國內(nèi)的制藥廠并不滿足FDA（美國食品藥物管理局）關(guān)于藥物生產(chǎn)GMP（良好生產(chǎn)規(guī)范）的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致中國主導(dǎo)的青蒿素衍生物生產(chǎn)一波三折。直到1988年桂林制藥廠和法國賽諾菲公司開始合作生產(chǎn)青蒿琥酯才終于成行。這次合作中，中國方面主要提供原料，制藥由賽諾菲負(fù)責(zé)，產(chǎn)品最終供應(yīng)給WHO，作為腦型瘧疾的最佳推薦方案之一。

此后，類似的中外合作青蒿素藥物的生產(chǎn)還有不少，例如與瑞士汽巴-嘉基公司合作開發(fā)復(fù)方蒿甲醚。但由于1977年和1981年青蒿素相關(guān)的論文均已發(fā)表，技術(shù)已經(jīng)公開，無法申請專利保護(hù)。青蒿素及其衍生物的結(jié)構(gòu)和制備方法被國外的藥廠驗證，迅速生產(chǎn)、推廣并應(yīng)用。據(jù)2015年的相關(guān)報道，全球青蒿素藥物市場中，中國廠商占到的份額不到10%，甚至低至3%或1%。

截止2019年中，青蒿素相關(guān)專利各國申請數(shù)量，中國（藍(lán)色）的專利數(shù)量在最近20年逐漸增加，但仍以上游工藝為主

回到最初的問題，青蒿素的發(fā)明給我們帶來了什么？為什么屠呦呦可以獲得諾貝爾獎？

答案其實也暗含在屠呦呦和青蒿素的故事里了。瘧疾最猖獗的時候，每年造成超過170萬人死亡，但青蒿素療法的發(fā)現(xiàn)和推廣使這個數(shù)字減少了一半以上，挽救了數(shù)百萬人的生命。

正如米勒教授所說，屠呦呦在“523任務(wù)”中起到了關(guān)鍵作用：是她引入了青蒿作為研究對象，也是她和其團(tuán)隊首次提取出有效成分，并且她們也是首批參與臨床實驗的研究者之一，獲得諾貝爾獎實至名歸。

瘧疾導(dǎo)致的死亡人數(shù)（上圖為五歲以下兒童，下圖為五歲以上兒童與成年人，不同顏色指代不同地區(qū)），死亡人數(shù)降低的拐點就是青蒿素及相關(guān)衍生物全面推廣的時期

當(dāng)然，正如我們在故事的講述里一直強(qiáng)調(diào)的，“523”任務(wù)和青蒿素的發(fā)現(xiàn)是“大協(xié)作”的結(jié)果，它更像是一場大型接力賽，每一環(huán)都至關(guān)重要，屠呦呦恰是這些接力棒中最關(guān)鍵的一棒，最終幫助青蒿素走向了成功的彼岸；但我們也同樣需要欽佩和感激那些，在這場接力賽中同樣有卓越貢獻(xiàn)的個人和團(tuán)體們。

1979年國家發(fā)明獎二等獎獎狀，發(fā)明者的代表其實是六家單位，分別代表了發(fā)現(xiàn)青蒿素、青蒿素結(jié)構(gòu)解析與青蒿素臨床實驗的六支主要團(tuán)隊

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