看青蒿素大师是怎样炼成的
2015-09-10张树庸
张树庸
勤奋求学,钟情于生药
1930年12月30日,屠呦呦出生于浙江省宁波市一个较为殷实之家。父亲虽是一名银行职员,但工作并不稳定,祖辈遗留的房产出租是维持家庭生活的主要经济来源。
那是一个动荡的年代,由于国民政府的腐败无能,日本的入侵,宁波沦陷,屠家也饱受浩劫之苦,生活变得十分拮据,但其父对子女的教育从未放松。1946年一场灾难降临屠呦呦的头上,她不幸染上肺结核,被迫中止了学业。
左图:黄花蒿(摄影/徐永福 供图/PPBC)右上图:摄影/周建军 供图/PPBC右下图:摄影/张凤秋 供图/PPBC
半边莲
那时得此病,能活下来实属不易,经过两年多的治疗调理,她得以好转并继续学业。也就在这时,她对医药学产生了兴趣。
据老师回忆,求学时代的屠呦呦学习成绩并不突出。她和同学不太一样的是喜欢安静,喜欢读书,读起书来很认真。生活中只要是她喜欢的事,就会坚持努力去做。
1951年她考大学时,第一志愿报考了北京大学医学院(现北京大学医学部)药学系,选了生药学专业。当时的学生大多对生药学不感兴趣。她最喜欢植物分类学、本草学、植物化学等课程,认为这些课程最可能探索研究中药的奥秘。
防治血吸虫病初露头角
1955年屠呦呦大学毕业后,被分配到卫生部下属的中医研究院(现为中国中医科学院)中药研究所。当时研究所的条件差、仪器设备简陋、科研人员不足。但国家十分重视中医药研究,提出要开发中医药宝库,这使刚刚走上工作岗位的屠呦呦很受鼓舞。
她大学里学的生药学大有用武之地,一到岗位就开始从事生药学的研究。1956年她投身于全国的血吸虫病防治研究。她先对中药半边莲(别名“蛇脷草”,可治疗晚期血吸虫病腹水、肾炎水肿)的有效成分进行了深入的生药学研究;后又对中药银柴胡(石竹科多年生草本植物)进行了生药学研究。两项研究都完成得很好,后来都被收进《中药志》。
1959年,她参加了卫生部举办的全国第三期西医离职学习中医班,系统地学习了中医药学知识,这使她深感中医药理论与临床实践相结合的重要性。她据所学的知识,还常到药材公司向老药工学习中药鉴别和炮制技术,对药材真伪、质量的鉴别、炮制技术都有了深入了解。
之后,她又投身卫生部下达的中药炮制研究工作,参与编写了《中药炮炙经验集成》(该书在1978年获卫生部医药卫生科技大会成果奖)一书。
青蒿素如何被发现
20世纪40年代有喹啉类的药尚可治疗疟疾。后来,疟原虫对此类药产生了抗药性,不管用了。因此,科学界迫切需要寻找一种新药抗击疟疾。
疟原虫大闹美、越战场
1965年美越两国在越南的热带雨林开战,当双方激战之时,却遇上了疟疾大流行。双方官兵躲得过枪林弹雨,但逃不过疟原虫的追击,一旦染上疟疾即使没丧命也无力打仗了。
因喹啉类抗疟药的失灵,美国为了快速研发治疗疟疾的新方法,投入巨资动员众多西方国家共同研制抗击疟疾的新药。越南经济贫困,当时和中国关系亲如兄弟,只好向中国求助。1964年毛主席对越南的求助很快作了批示,紧接着周总理下令以军工项目的名义紧急研发“抗美援越”的抗疟疾新药。
当时以中国军事医学科学院为首,有关单位积极行动起来,从中、西医两方面进行研制。西药是研发新的化学合成药,而中药研发的主攻方向是开发常山碱。大家都很努力,可两年都没什么新进展。当时,美、英、法、德等大药厂资金雄厚、科技力量强,也未合成出有效的抗疟新药。我国基础薄弱远不如这些大药厂,想研发化学合成药谈何容易,而中药常山碱毒性太大也不能使用。
被疟原虫破坏的红细胞(概念图)
显微镜下的疟原虫
此时,越南战场频频告急。1967年5月23日,周总理再次对研制抗疟新药做出紧急批示,并在中国军事医学科学院设立“523办公室”,要求调动全国力量,大打一场研发抗疟新药的战役。很快,云南、广西等七大省有关部门组成无数支小分队进入深山、老林、原野,寻找采集中草药,前后对3200多种中草药进行了试验,也没获得满意的答案。“人海战术”也无效,只好继续寻觅科研精英。
屠呦呦进入“523办公室”
1969年1月21日,经当时中国中医科学院广安门医院徐仁和副院长(徐自1967年开始负责中医研究院“523”针灸抗疟任务)的推荐, 全国“523”办公室白冰秋、张剑方二位正、副主任来到中医科学院,由高合年、章国镇等领导接待。
全国“523”办公室谈到“中药抗疟已做了好多工作,但未解决问题,到流行地调查曾收集验方、秘方来试验,有的有一定效果但不满意,用法、制剂等方面也存在问题。方子拿了不少,很多是大复方,这么多药怎么办,哪个方子好,什么起主要作用,我们经验少,办法少,希望你们能参加此项任务。”中医科学院与中药所的领导还从到访人员口中得知中央领导十分重视抗疟药研究的情况。院所领导当即表示“我们不能推辞,当尽最大努力承担。”旋即命屠呦呦为科研组长,负责全面工作。
当时正值“文化大革命”时期,政审时有人认为:“屠呦呦有海外关系,政治不可靠,不能参加中央部署的军工任务”。“523办公室”领导反复审查后,发现屠呦呦工作不久就出色地完成了两项血吸虫防治课题,还被卫生部评为“社会主义建设积极分子”,便毅然决定起用屠呦呦来承担该项研究工作。
屠呦呦得知是毛主席、周总理下达的任务,十分激动,特别感谢党的信任。任务重大,她决定竭尽全力工作。“523办公室”分配给她的任务一是寻找抗疟疾新药,二是研究去掉常山碱的毒性。她开始夜以继日地从历代医籍本草的方剂中、从各地的地方药志中、从访问的老医生那里,收集了2000多个治疗疟疾的方剂,又从中精选了600多个验方,编辑成了《疟疾治疗验方集》送交给了“523办公室”。
随后,她又从中挑出一些方剂,用实验鼠一批批地做试验,但效果都不太好。她很着急。偶然有一次,她从古医书中查到“青蒿截疟有效”,但未说明根、茎、叶哪部分有效,也未说明哪个地区、哪一季节的青蒿有效。北京只有药店里能获取青蒿,她做过几次试验都疗效不稳定且有毒性。
后来,屠呦呦被调到海南疟疾高发区工作,眼见一位年轻患者病情发作得很严重,她便在显微镜下观察了患者的一滴血,上面密密麻麻竟全是疟原虫,这样的患者很难存活。一想到越南军民、援越中国军人、世界疟疾高发区的人要怎么活?便激发了她加快研制出抗疟新药的激情。
沙里淘金,曙光初现
屠呦呦决心很大,干劲十足。她想:“既然历代医书记载青蒿截疟有效,为什么鼠疟试验不成功?看来,还得在青蒿上下功夫。”于是,她又埋头重读了大量的古代医书,看到东晋葛洪的《肘后备急方》中提到“青蒿一握,水一升渍,绞取汁尽服,可治久疟……”这猛然启发了她,她思索着:浸泡,绞汁?为何不用水煎煮?是怕煎煮青蒿破坏了有效成分?这句话使她恍然大悟。她再次处理青蒿时,就改用乙醚冷渍法,不会破坏青蒿的有效成分。
常山(常山碱是从中提炼而来)
开花的黄花蒿(摄影/周繇 供图/PPBC)
随后,她用此法提取的青蒿样品再给染有疟疾的小鼠做治疗试验,结果发现鼠疟的抑制率明显提高。这证明,低温制备青蒿提取物是一大关键,这令屠呦呦兴奋不已。接下来,她进一步探索低温抽取青蒿提取物的方法,结果显示疗效更加稳定了。她的科研小组接连不断地做着鼠疟实验,自1971年10月4日即广州会议后算起,当她提取到191号青蒿药物样品(共计做了191次实验的样品)时,出现了惊人的实验结果:100%地抑制了鼠疟的疟原虫。这一结果使屠呦呦和科研小组人员高兴万分。
屠呦呦想既然能100%杀死鼠疟的疟原虫,也一定能杀死人疟的疟原虫。可她又想,鼠疟和人疟分属不同的疟原虫呀?后续她不间断地做实验,忽然发现一批实验疗效下降了,这促使她再从生药的角度来研究青蒿。最后,她和科研小组发现青蒿抗疟的活性部分集中在青蒿的叶子里。屠呦呦在反复实验后,又发现青蒿提取液有酸性和碱性之分,酸性部分有毒且疗效也不好,中性部分才是抗疟最有效的。随后,屠呦呦又改用猴子做实验,也都取得了和鼠疟实验相同的结果。
呦呦亲身试药毒
1972年,抗疟研讨会在南京召开。屠呦呦参会并报告了实验结果,与会代表们都十分高兴,要求她尽快将药品应用于临床,治疗人疟。她满怀信心回到北京,却莫名地遭遇了实验室失火,许多仪器设备都烧坏了。
当时实验动物安全评价又出了一个小插曲,有人贴大字报说,屠呦呦的药品有毒,不能用在人身上。屠教授为了确证提取物的安全性,便向对方提出“以身试药毒”的请求。
领导同意了她的请求,同时要求她谨慎,注意身体健康。研究组的两位同志在她的感召下,也做起了自身测毒试验,结果显示药品安全无误。相关领导们遂同意新药应用于临床。
黄花蒿是中国传统中草药(摄影/徐锦泉 供图/PPBC)
1972年8月,屠呦呦带上抗疟新药奔赴海南疟疾流行高发区,在60天里给21位疟疾患者服药。患者有的是外来人口,有的是本地人口,但疗效都显示为100%。事实证明,这款用青蒿制取的抗疟新药大获成功。
抗疟新药找到了,但研究并未结束。随后,屠呦呦科研组在获得青蒿有效部位后又开展了分离有效成分的工作。经过努力,于1972年11月8日从有效部位中成功分离得到青蒿素的单一化合物(白色结晶物)。
科研组逐步积累这种有效单体后,进行了动物安全性试验、人体试服实验,确认其安全后于1973年8月在海南南昌江疟区进行了临床试验,后证实此单体是青蒿抗疟的有效成分。1973年11月2日,屠呦呦在召开的“疟疾防冶药物研究专业会议”上,汇报了青蒿抗疟研究的有关情况,会后将这种有效单体命名为“青蒿素”。
屠呦呦的抗疟新药虽然研制成功,但她没有停止工作,仍在进一步研究抗疟药。1973年,屠呦呦及科研组发明了青蒿素的第一个衍生物——双氢青蒿素。1992年,双氢青蒿素作为国家一类新药获得批准,这使青蒿素的抗疟疗效提高了10倍,他们出色地完成了党和国家交给的重任 。
摘取诺贝尔奖桂冠
中国医药科学工作者从祖国的医药宝库中,挖掘出了抗疟良药,而且是全新的抗疟新药,这是中国人自己的发明和创造。
上图: 双氢青蒿素成品下图: 黄花蒿的花(摄影/刘冰 供图/PPBC)
1981年,由联合国开发计划署、世界银行和世界卫生组织发起,在北京举办的抗疟科研工作第四次会议上,屠呦呦作了青蒿素化学研究的学术报告,这引起了参会者的热烈反响。
2000年以后,世界卫生组织大力推广基于青蒿素的疟疾综合治疗的策略,其报告曾声称:青蒿素抗疟疗法在世界广泛使用,挽救了无数的生命(特别是非洲儿童)。由于青蒿素在非洲治疗疟疾的神奇效果,它因此也被誉为“东方神药”。
欧美疟药研究科研机构还声称:多年来我们一直认为抗疟药研究是最头疼的问题,但中国人用一种普通的小草就解决了。
后来,美国科学家米勒·路易斯和苏新专还特意来中国调查了青蒿素的科研历史。据他们介绍称,屠呦呦在青蒿素的发现过程中的关键作用至少有三个方面:一是屠呦呦最先把青蒿素研究带到“523”项目组;二是屠呦呦最先证实青蒿素有100%的抗疟抑制力;三是屠呦呦最先对青蒿素进行临床试验。
美国的“拉斯克奖”评委们对中国女药学家屠呦呦非常崇敬,他们这样评价屠呦呦:“人类药学史上像青蒿素这种缓解了数亿人的疼痛和压力,挽救了上百个国家数百万患者生命的科学发现,并不常见。”
后来,也是在米勒·路易斯和苏新专的鼎力推荐下,屠呦呦获得了2011年美国的“拉斯克奖”,以及2015年诺贝尔生理学或医学奖。
屠呦呦的获奖亦能看出“诺贝尔奖”只颁给第一个科学发现者,这表明科研中创新的重要性。同时也看出中医药宝库中蕴藏着无数治疗疑难病的珍贵药品,正等着有心的科学家去发掘和钻研。试看青蒿本是草变成青蒿素就是宝,当它汲取了中医药精华又运用了现代科学,两者一结合就产生了原创成果。但是科研路没有坦途,惟有攀登时不畏艰险才能到达顶点。
屠教授获得了2015年诺贝尔生理学或医学奖,这是我国多年来自然科学“零诺奖” 的突破。“诺贝尔奖”只颁给为人类做出巨大贡献和促进社会前进的人。如盘尼西林的发现是第一种能治疗人类疾病的抗生素,它为人类的健康做出巨大贡献而获得“诺贝尔奖”,屠呦呦亦如是!
热带雨林里蚊虫多,蚊子嘴里布满了疟原虫。当蚊子叮咬人的皮肤后,疟原虫随着人的血液先进入人体肝脏,以肝细胞为营养,在肝脏里发育繁殖,然后逸出坏死的肝细胞再钻进红细胞,使人出现发高烧、寒战、脾脏肿大、贫血等症状,最后夺走人的生命。