青蒿素:古代典籍里挖掘出的治病良药
屠呦呦在古代中医典籍中获得灵感,提取出青蒿素,从而促进了抗疟新药的研制,并借此获得了诺贝尔奖。
2015年10月5日,瑞典卡罗琳医学院在斯德哥尔摩宣布,中国女科学家屠呦呦和另两位爱尔兰、日本的科学家分享2015年诺贝尔生理学或医学奖,以表彰他们在寄生虫疾病治疗研究方面取得的成就。屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。
屠呦呦的特殊贡献是,发现了青蒿素——一种治疗疟疾的药物,在全球特别是发展中国家挽救了数百万人的生命。
2015年“诺贝尔生理学或医学奖”揭晓,中国药学家屠呦呦获奖(网络图)
青蒿素,来源于《诗经》提到的那株野草——“蒿”。这种被称为“中国神药”的抗疟特效药,是中国中医药带给世界的一份礼物。
疟疾,在今天的中国已经基本绝迹了。多数人对它的认知来自于反映战争年代或者更久远年代的影视剧或文学作品:它又称为“打摆子”,发起病来一时高烧焚身,一时如坠冰窟,颤抖不止。
医疗卫生条件和生产生活条件的根本改善,让疟疾逐渐从中国人的生活中消失。但这种古老而顽固的恶疾,因其传播广泛,致死率高,曾经是对人类威胁最大的疾病之一。
在人类与疟疾的持久战斗中,最有效的治疟药物,起初并非来自青蒿,而是源于另一种植物——金鸡纳树。
但是,引发疟疾的疟原虫在被氯喹克制了将近200年后,渐渐表现出了强大的抗药性。特别是到了上世纪60年代,疟疾再次肆虐东南亚,疫情蔓延到无法控制的局面。
屠呦呦在工作中(网络图)
1967年5月23日,中国人民解放军总后勤部和国家科委在北京召开了抗药性恶性疟疾防治全国协作会议,组织60多家科研单位协力攻关,并制定了三年科研规划。防治抗药性恶性疟疾被定性为一项援外战备的紧急军工项目,以5月23日开会日期为代号,称为“523任务”,一直沿用下来。
1967年,国家正处在“文化大革命”的动乱之中。在那个狂热的年代,正常的科研工作几乎陷于停顿瘫痪。而抗疟疾研究项目的军事背景,却让它能够集中全国医药科研力量,迅速地开展了起来。
源远流长的中医药是一座巨大的宝库,对疟疾的治疗方法在众多中医典籍中皆有记载。中医药协作组遍寻古方、民间谚方、秘方,同时重点确定了10种有明确治疗疟疾作用的中草药,利用现代医学和化学技术进行分析研究。不过,这显然不是一朝之功。
1969年,屠呦呦和中医研究院中药研究所几位同事一同参与到“523任务”中。那一年,屠呦呦39岁,职称是助理研究员。
具有中西医背景,而且勤奋,屠呦呦很快崭露头角。她被任命为中药研究所“523任务”研究组组长,带领4名小组成员寻找抗疟药物的线索。
屠呦呦首先系统地整理历代医籍。她还四处走访老中医,就连单位的群众来信也仔细地翻阅了一遍。由此,她专门整理出了一本《抗疟单验方集》,包含640多种草药,其中就有后来提炼出青蒿素的青蒿。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%,并没有成为屠呦呦重点关注的对象。
蒿属植物(网络图)
那时,她的注意力都集中在了胡椒上。这种在中国极为常见的植物,对疟原虫的抑制率达到了84%。这是一个很让人兴奋的数据,但此后的深入研究却事与愿违。屠呦呦发现,胡椒只能抑制疟原虫的裂变繁殖,灭杀效果却非常不理想。
放弃了胡椒,她把目光又转向了效果并不突出、却在中医药典籍治疟药方中屡屡被提及的青蒿。
早在公元前2世纪,中国先秦医方书《五十二病方》已经对植物青蒿有所记载;公元340年,东晋的葛洪在其撰写的中医方剂《肘后备急方》一书中,首次描述了青蒿的抗疟功能;李时珍的《本草纲目》则说它能“治疟疾寒热”。
但是,当屠呦呦利用现代医学方法检验青蒿提取物的抗疟能力时,结果却并不理想,最初,青蒿提取物对疟原虫的抑制率为68%,但效果极不稳定,有一次实验,它的抑制率只有12%。
为什么在实验室里青蒿的提取物不能很有效地抑制疟疾?为什么同样的提取物却得出千差万别的结果?屠呦呦一时找不到答案,她重新翻出古代医学典籍,一本一本仔细翻查。直到1971年下半年的一天,东晋葛洪《肘后备急方·治寒热诸疟方》中的几句话触发了屠呦呦的灵感:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之。”
葛洪《肘后备急方》内页(网络图)
绞汁使用的办法,和中药常用的煎熬法不同。这是不是为了避免青蒿的有效成分在高温下被破坏?福至心灵的一个闪念,推开了紧锁青蒿素奥秘的大门。
此后的情节被众多的讲述者概括为,屠呦呦用沸点只有53℃的乙醚,成功提取了青蒿素。其实,提取青蒿素实验的真实过程是繁复冗杂的。
在2009年出版的专著《青蒿及青蒿素类药物》中,屠呦呦提到了当时的一系列实验。这本专业性极强的书籍中记载的实验过程,穿插着大量的化学分子式、专业术语和数据,在记者这样的外行人看来如同“天书”。只有几句高度概括的纲领性描述能够大致明白,读起来亦颇为艰涩:
“青蒿成株叶制成水煎浸膏,95%乙醇浸膏,挥发油无效。乙醇冷浸,控制温度低于60℃,鼠疟效价提高,温度过高则无效。乙醚回流或冷浸所得提取物,鼠疟效价显著增高且稳定。”
她还特别提示:分离得到的青蒿素单体,虽经加水煮沸半小时,其抗疟药效稳定不变,“可知只是在粗提取时,当生药中某些物质共存时,温度升高才会破坏青蒿素的抗疟作用”。
卡罗琳医学院“诺贝尔大厅”的大屏幕显示中国女科学家屠呦呦的科研成果(网络图)
在实验数据的一份效果对比图表中,利用水浸得到的提取物,对疟原虫的抑制率最低只有6%;乙醇浸膏得到的挥发油毫无效果;乙醇冷浸得到的提取物则可达到95%的抑制率;乙醚提取物的抑制率则是100%!
那是一种黑色、膏状的青蒿抗疟物质粗提物,离最终的青蒿素晶体尚有一段距离,但确定无疑的是,打开最后宝藏的钥匙找到了。
(原载于《北京日报》,蝌蚪君转载时做了删节)