科学普及:拿了诺贝尔奖的青蒿素究竟是什么?
说来有趣,屠呦呦这个中国人看来有些奇怪的名字,竟然还有一种“命中注定”的意思。
我们都知道《诗经》中有句“呦呦鹿鸣,食野之苹;我有嘉宾,鼓瑟吹笙。呦呦鹿鸣,食野之蒿;我有嘉宾,德音孔昭。”其中的“苹”、“蒿”所指之物都包括青蒿。
先来说说这段发现的来龙去脉。中国古代广大的南方地区因为疟疾(中国古代称之为“瘴气”)的传播非常广泛。在唐宋之前,湖南以南的地方都算作不毛之地。因为中医药的发展,中国人治疗疟疾的水平逐渐增高,南方广大的地区才得以进一步开发。中国现在的卫生状况已经大大改善,疟疾近乎罕见。但令现代中国人吃惊的是,疟疾其实是名副其实的人类“第一杀手”。直到现在,全世界每年仍有5亿人口遭受疟疾的折磨,100万人因其死亡。所以,发现青蒿素的伟大就体现在这里。
关于青蒿
青蒿素的发现,实际上来自于黄花蒿。最早的青蒿,根据考据发现,用来截疟的青蒿是黄花蒿,也就是臭蒿。但后来流传过程中属于农作物的青蒿(也就是香蒿)也被冠名为青蒿,这一名称的沿革变化也给当年的研究带来了一些不必要的麻烦。
青蒿,属菊科一年生草本植物,所载最早见于马王堆汉墓出土的帛书《五十二病方》中一个治疗痔疮的方子。在《神农本草经》中,青蒿被称为草蒿。晋代葛洪在《肘后备急方》第三卷治寒热诸疟方第十六中写下了“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”这个药方。宋人沈括注意到,“青蒿一类,自有两种,一种黄色,一种青色”。到了明代,李时珍在撰写《本草纲目》时,把这两种青蒿分别立了条目,一条是青蒿(香蒿),一条是黄花蒿(臭蒿)。1848年吴其濬在他的《植物名实图考》中说,“青蒿……与黄花蒿无异。”1941年中国著名本草学家赵燏黄先生就在其一篇英文论文中,将青蒿和黄花蒿定为同一个种——Artemisia annua。
而对于青蒿的使用,古籍有两种说法,一种是榨汁,一种是青蒿鳖甲汤之类的汤剂,两者均能够达到治病的目的,而后者也说明了两个问题:第一青蒿里起作用的不仅仅是青蒿素,第二复方配伍能够加强功效。
青蒿素的研发过程
越战爆发后,交战中的美越两军深受疟疾之害,减员严重,是否拥有抗疟特效药,成为决定战争胜负的关键。美国投入巨额资金,筛选出20多万种化合物,但没有找到理想的药物。越南则求助于中国。1967年,在毛泽东主席和周恩来总理的指示下,一个旨在援外备战的紧急军事项目启动了,这是一个集中全国科技力量联合研发抗疟新药的大项目。
屠呦呦以中医研究院科研组长的身份,参加了这项研究。此前,国内其他科研人员已经筛选了4万多种抗疟疾的化合物和中草药,没有令人满意的结果。屠呦呦决定从系统整理历代医籍开始,同时四处走访老中医,整理出了一个640多种包括青蒿在内的草药《抗疟单验方集》。在最初的实验中,青蒿的抗疟效果很差,甚至连胡椒都不如。当她再次翻阅古代文献时,发现《肘后备急方•治寒热诸疟方》中有这么一句不起眼的话:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之。”原来使用青蒿是用青蒿汁,和中药常用的煎法不同。于是,她用沸点较低的乙醚在低温下萃取青蒿提取物,并观察到这种提取物对疟原虫的抑制率达到了100%。
中草药成分化学结构的确定是天然药物化学中十分重要的一环,能为研究具有新结构类型的新药提供先导化合物。之后,就是化学家们的事情了,于是各种成果也就顺理成章:1972年3月,屠呦呦在南京召开的“五二三项目”工作会议上报告了实验结果;1973年,青蒿结晶的抗疟功效在云南地区得到证实,“五二三项目”办公室于是决定:将青蒿结晶物命名为青蒿素,作为新药进行研发。
继续发掘
青蒿素到了今天,其研发过程仍然没有完结。我们知道,疟疾是一种非常厉害且传播广泛的疾病,现代治疗的主要药物就是来自西方的奎宁(金鸡纳霜)和来自东方的青蒿素。在广大非洲大地,目前抗疟的主流药物依然是周效磺胺和乙胺嘧啶的复方以及各类奎宁的衍生物,而疟原虫对这些药物已经渐渐产生了耐药性。为何青蒿素及其衍生物的使用受到限制了呢?因为青蒿素结构全合成本身工艺复杂、成本太高,所以未能实现大量生产。全世界的青蒿素药物的生产目前还是要依靠中国种植,从野生和栽培的青蒿中提取,但含量也极其有限,大约只有0.1%~1%左右。
青蒿素毫无疑问来源于中医药这座伟大的宝库,这是屠呦呦作为一个药学工作者本人给予认可的。中医对于发现青蒿素的作用,得到了全世界的承认:早在1985年,《科学》杂志就发表长篇文章,介绍青蒿素的发现,并且承认它是来自中国传统医学。
中医药通过对单体的研究拿到了诺贝尔奖,但千万不要以为只需要分析出成分就可以这么一直走向成功巅峰了。大量的单味中药的筛选工作前人已经基本完成了,但我们有价值的发现依然屈指可数。中医的宝库是辨证论治、天人合一的治疗思想,只有真正搞清楚中医的医理在哪里,才能够更好地挖掘中药的宝库。
南京中医药大学供稿