主题：【原创】青蒿素抗疟小记1 -- Silvia

对大家的鼓励深表感谢。新手挖的坑不深，我争取今天就填完。

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六十年代越南战争正进行得如火如荼。交战双方都意识到一个重大的问题：真正倒在枪林弹雨中的士兵远没有因为疟疾而失去战斗力的人数多。这里的疟原虫已经对当时的特效药氯奎产生了抗药性。美国军方财大气粗，不惜工本，筛选了20多万种化合物，也没有找到理想的结果。而越南饱受战争之苦，民贫国弱，只好向中苏求援，研制新的抗疟药。

经周恩来总理批示，1967年5月23日国家科委、解放军总后勤部在北京饭店召开了“疟疾防治药物研究工作协作会议”。由国家科委、卫生部、化工部、总后勤部、国防科工委和中国科学院组成了全国疟疾防治领导小组，国家部委、军队直属和10个省、市、自治区及有关军区的数十个单位组成攻关协作组。从此拉开了抗疟新药研制的序幕，项目代号也因此定名为5.23。协作组的科研人员在总后卫生部长的直接领导下、成立了以张剑芳任副主任、周克鼎任秘书的常设机构——5.23办公室。在办公室的统一部署下，组织医药科研、医疗、教学、生产等专业的500多名科研人员，从生药、中药提取物、方剂、奎宁类衍生物、新合成药、针灸等六个大方向寻求突破口。

从选取的研究方向可以看出，项目协作组一开始就把研究重心放在了传统的中医药上。这显然符合当时中央扶植提倡中医的政治气氛。不过也正是这一大方向，在很大程度上保证了最后的成功，没有重蹈美国人的覆辙。因为一方面，研究的思路避免了“抗疟药必须含氮杂环”错误论断的影响。另一方面，又可以充分利用中医药抗疟几千年来的知识积累，可算是以知识进化PK自然进化。

中医拥有浩繁的医书典籍和大量的民间偏方验方。几千年来积累的不仅有精华，还有大量的糟粕。因此如何去伪存真、辩本清源，选准研究方向，是非常重要也非常艰难的。为此各研究组在1967至69年间筛选了4万多种抗疟疾的化合物和中草药，但没有得到令人满意的发现。

1969年1月21日，北京的卫生部中医研究院参加5.23项目，任命屠呦呦为科研组长。屠呦呦1955年毕业于从北京医学院药学系，分配在中医研究院中药研究所工作。1959年参加“全国第三期西医离职学习中医班”两年半，系统地学习了中医药知识。她参加过中草药半边莲和银柴胡的研究工作，对中药材及其炮制技术有丰富的经验。接受任务后，屠呦呦首先从系统收集整理历代医籍、本草入手，并收集地方药志及中医研究院建院以来的群众来信，寻访老大夫总结实际经验等，汇总了植物、动物和矿物等2000余种内服外用方药，从中整理出一册《抗疟单验方集》，包含640多种草药，其中就有后来声名远扬的青蒿。不过，在第一轮的药物筛选和实验中，青蒿提取物对疟疾的抑制率只有68%，还不及胡椒有效果。在其它科研单位汇集到5.23办公室的资料里，青蒿的效果也不是最好的。在第二轮的药物筛选和实验中，青蒿的抗疟效果一度甚至只有12%。因此，在相当长的一段时间里，青蒿并没有引起大家的重视。

青蒿在民间俗称臭蒿或苦蒿，属菊科一年生草本植物，在中国南北方都很常见。古代多部中医药典都有关于青蒿可以治疗疟疾的记载，很多地方的民间土药方也都用青蒿来对抗疟疾，并且收效显著。为什么在实验室里青蒿的提取物不能很有效地抑制疟疾呢？

前面提到中医典籍中错谬很多，首先传统中药青蒿包括有两个品种，学名为黄花蒿的具有抗疟作用，而学名青蒿的没有任何抗疟作用。其次中药常用煎熬等高温方法配制，有的医书中竟有将青蒿与鳖甲一块熬汤治疗疟疾的记载。实际上，青蒿素在温度高于60度时就完全分解了。这种鳖汤不可能对疟疾有任何治疗作用。

屠呦呦重新把古代文献搬了出来，一本一本地细细翻查。东晋葛洪《肘后备急方》中的几句话吸引了她的目光：“青蒿一握，水一升渍，绞取汁服”，可治“久疟”。屠呦呦细细琢磨这段记载，觉得里面大有文章，很有可能高温破坏掉了青蒿的有效成分。她立即改进了提取方法，用沸点较低的乙醚进行实验。终于在1971年10月4日，第191次实验中，屠呦呦观察到青蒿提取物对疟原虫的抑制率达到了100%！在其后的实验中，她又进一步将提取物区分为中性物（青蒿素）和酸性物（青蒿酸），并发现中性提取物抗疟效果好且毒性小，而酸性提取物对疟疾无效且毒性大。1972年3月8日，在南京全国抗疟研究大会上，屠呦呦首次报告这一实验结果，全场振奋，并要求当年即上临床，以观察实际疗效。1972年8月至10月，屠呦呦携药去海南昌江疟区，首次将青蒿中性提取物用于临床，从本地人口到外地人口，从间日疟到恶性疟，取得了30例的满意疗效。但因为工艺不稳定，这种粗提取物混杂有其他物质，存在着药理毒性大等缺点。

无独有偶，山东省中医药研究所的魏振兴也几乎在同时进行着青蒿素的提取工作。魏振兴1952年毕业于齐鲁大学药学系，分配到济南市卫生实验所工作，负责药品检验。1953年以卫生实验所为基础成立了济南市药品检验所，后又改为山东省药品检验所。在此期间，一直任所技术行政负责人。1956年9月调往山东省卫生厅实验药厂负责中药研究。1958年7月和中药研究的全部人员一起成立了山东省中医药研究所，任药物室负责人。1969年10月25日山东省中医药研究所参加5.23项目，魏振兴出任山东省的课题负责人。

在博览中医典籍的过程中，魏振兴也注意到了青蒿的抗疟功效。几经斟酌，他决定选取山东本土生长的黄花蒿作原料，试图提取其中的有效成分。但这一想法与研究所上层的想法相左，他们认为中药的抗疟功效是来自于多种草药的复合作用。因为坚持自己的观点，魏振兴还被关进了牛棚。即使这样，他仍不改初衷，用济南千佛山的黄花蒿叶榨汁，取得了抗疟的初步效果，证明这种想法值得一试。随后为了提高产量，研究组用水煮法提取汁水给疟疾患者服用，这显然不会有什么效果。经过无数次失败，研究组决定改用有机溶剂进行直接提取，先后试用了酒精、乙醚、丙酮等介质，虽然提取物对实验小白鼠有一定疗效，但因含有树脂、叶绿素等杂质，黑乎乎的一团，弄不清是哪种成分在起作用。直到1971年，研究人员采用醋酸乙酯等作介质提取到了白色结晶体，但结晶体仍存在熔点不固定、纯度不够等问题。后来，研究人员通过重新结晶，得到了纯度达99.9%的结晶体，测得熔点为156度。当年条件非常艰苦，为了验证提取物的毒性，魏振兴竟还亲自服用。由于研究人员在极其简陋的实验室里用极其落后的仪器设备，采用挥发性的介质进行药物提取结晶实验，实验室有一天突然发生大火，整个实验楼顶层楼板爆裂，烈焰冲天，消防队派来了5辆消防车，才最终将惊心动魄的大火扑灭。即便是这样，研究组的工作也一直没有停顿。

1973年，山东中医药研究所的提取工艺日趋成熟，并且获得了提取温度不得超过60度，否则有效成分就会被破坏的核心数据。同年，他们和山东省寄生虫病研究所在巨野对黄花蒿的提取物进行了临床试验。观察结果表明：黄花蒿制剂对间日疟原虫具有较强的灭杀效果，临床作用迅速，而且最重要的是未见明显的毒副作用。这比起前一年海南的临床试验前进了一步。为了交流经验，11月全国5.23办公室的施凛荣和北京中医研究院的蒙光容来到济南详细了解山东的研究成果。蒙光容与魏振兴特别对青蒿素的心脏毒性和提取工艺的温度问题进行了深入的讨论。魏振兴毫无保留地介绍了他们的提取方法及药理实验研究等情况。他还通过这些北京来的专家，将12克晶体分头送给上海有机化学研究所等多家科研机构，进行化学结构分析。

第三家从事青蒿素提取工作的单位是云南省药物研究所。与前两单位相比，他们的青蒿素之路充满了巧遇。1972年年底，云南5.23办公室主任傅良书从北京带回一个消息，说中医研究院发现青蒿的粗提取物中含有一种可能会对疟疾有效的成分。1973年新年，罗泽渊在云南大学校园里意外地发现了许多同属的苦蒿。抱着试一试的想法，她采了一大把回来，制备了不同溶剂的提取物并顺利地获得了数种结晶体。从事药效学筛选工作的黄衡惊讶地发现编号为结晶体三的化合物能彻底杀灭小鼠血片中的疟原虫。经过进一步的药效学、药理学研究，到3月底，研究组证实了三号结晶体确实具有高效、低毒抗鼠疟的特点。与此同时，苦蒿的植物标本经分类专家吴征镒鉴定，定名为菊科蒿属大头黄花蒿。因此，他们将该结晶命名为黄蒿素。

发现优质酉阳黄花蒿的经过更是偶然。由于晾晒时不小心，药物所在昆明采集的黄花蒿叶子全掉光了，只剩杆。而杆的提取物是没有抗疟成分的，有效成分主要是在蒿叶里。这时昆明的节气已过，为了找到更多的黄花蒿，戚育芳想到了四川的花期比云南晚。于是她和詹尔益马上赶赴重庆，在市医药公司买下了500公斤正准备处理掉的不合格的黄花蒿，回到所里加工提取。研究组意外地发现这批蒿中的黄蒿素含量比大头黄花蒿高出10倍以上。经查证，这批黄花蒿的产地为四川酉阳。后来全国青蒿普查时，发现这里的平均含量高出全国两倍，家种的更高达16‰~19‰。1987年国家安排魏振兴到酉阳建武陵山制药厂，自行设计建造了世界第一个吨级的全自动青蒿素提取生产线。现在该厂已成为当地重要的财政支柱。这是后话。

有了优质的原料，药物所很快就累积了一定数量黄蒿素。同年，研究组长梁钜忠带上样品到北京开会。红外光谱的测试数据证实北京、山东和云南的三个样品为同一种化合物，并在此次会议上依从中药的名称，正式将该化合物定名为青蒿素。

云南药物所再接再厉，试验了丙酮、氯仿、甲醇、苯、乙醚等多种有机介质，进行了几十次的改进，终于在1974年初，发明了汽油提取法。该法以其稳定可靠、操作简便、流程短、经济合理、收率高、产品易纯化、有利于工业生产等特点，在全国引起轰动。其后，研究组通过上百次试验和31批中试，完善了生产工艺，制得青蒿素30余公斤。当年9月，药物所将数百克青蒿素制成片剂，由黄衡和陆伟东奔赴恶性脑疟的高发区云南耿马进行临床试验。他们与从广东中医学院来的李国桥合作，做了21例临床试验，证明青蒿素对治疗最凶险的恶性疟有着非同寻常的作用，仅仅0.2克结晶物能象炸弹一样消灭体内的疟原虫。

至此青蒿素作为一种新的抗疟药，已被证实功效卓著，具有高效、速效、低毒的优点。但它的缺点也很明显：不溶于水和油，只能做油溶混盐剂，生物利用率低，不利于对疟疾病人的抢救；杀虫不彻底，治疗周期长，剂量大，复燃率高。成功提取青蒿素，只是万里长征第一步。我们还必须了解青蒿素的化学结构，以便对它进行更好的改进。

1974—76年，中国科学院生物物理所和上海有机所合作，结合化学光谱数据，运用X光衍射方法最终确定了青蒿素的立体化学结构和绝对构型。青蒿素是含过氧基团的倍半萜内酯，其分子结构为一组过氧桥被一个环状结构所保护，分子式为C15H22O5。这是一个与以往抗疟药化学结构完全不同的新结构，打破了“抗疟药必须含氮杂环”的传统论断。青蒿素神奇的抗疟作用的关键就在于过氧桥。疟原虫破坏人体的红细胞，体内含大量的铁。青蒿素能被疟原虫体内的铁所催化，其结构中的过氧键裂解，产生自由基。自由基与疟原虫蛋白发生络合，形成共价键，使疟原虫蛋白失去功能，从而导致疟原虫死亡。这是一个全新的抗疟机理，因此能有效地杀灭已经对奎宁类药物产生抗药性的疟原虫。

含过氧桥的化合物在以往的药物研究中从未引起过科学家的注意，因为这种结构非常不稳定，暴露在空气中就会分解，更别提进入人体发挥药效了。但青蒿素结构的神奇之处在于，它的过氧桥是被一环状结构保护着，使其足够稳定地进入人体，发挥作用后又能很快地分解掉，从而减少疟原虫产生抗药性的可能性。我们不得不由衷地惊叹大自然的精妙绝伦。这也是中草药和动植物药学的独到之处。人脑的凭空想象是远不能与自然的神奇相媲美的，要不怎么说，真实的社会生活远比最好的小说还要精彩。事实上，青蒿素开启了一扇神奇的大门，这类化合物除了对疟疾、血吸虫等寄生虫病有效外，还有免疫抑制的作用，有望用于红斑狼疮、类风湿等病症的治疗。并且，在抗肿瘤活性方面也有了比较乐观的结果。这极大地开阔了药物研究的视野。