呦呦之蒿，中國神藥

楊先碧

“呦呦鹿鳴，食野之蒿”，這是《詩經》中的句子。名字來自《詩經》的中國藥物學家屠呦呦對青蒿的研究情有獨鐘，最終在青蒿的研究中取得重大成果，終獲得了2015年諾貝爾生理學或醫學獎。《詩經》穿越了兩千多年時空，似乎早已“預言”了如今的一切。

因首次提取出青蒿素，屠呦呦被國際學術界公認為“青蒿素之母”。2011年9月，屠呦呦獲得被譽為“諾貝爾獎風向標”的拉斯克獎。可是，之后4年內，屠呦呦并沒有獲得諾貝爾獎，一度被認為是“與諾貝爾獎失之交臂的科學家”。然而，她最終獲得了2015年諾貝爾生理學或醫學獎。消息傳來，舉國為之振奮。這是我國本土科學家第一次獲得自然科學領域的諾貝爾獎。這是中國科學界的榮譽，是全體中國人的驕傲。

瘧疾，可怕的瘟疫

瘧疾是地球上最古老的傳染病之一，是危害非常嚴重的傳染病之一，也是死亡人數極高的疾病之一，是一種極為可怕的瘟疫。世界上有100多個國家的近20億人口生活在瘧疾流行區。瘧疾在全球的分布主要在非洲，約占全球的86%，其次在東南亞，約占9%，其余的5%是在全球的其他地區。這種瘟疫每年會造成全球5億人感染，上百萬人死亡。

當人類以農為生、居有定所之后，一種令患者時而冷到發抖，時而發熱高燒的疾病便開始在人群中蔓延。那時現代科學尚未問世，人們將這種疾病稱為“瘧疾”。瘧疾在中國流行已有幾千年的歷史，從出土的3500多年以前的甲骨文中就有“虐”字的記載。唐朝著名詩人白居易寫過一首詩：“聞道云南有瀘水，椒花落時瘴煙起，大軍徒涉水如湯，未過十人二三死”。這首詩描寫了當時瘧疾流行的可怕情景。

何為瘧疾？《說文解字》中對“瘧”的解釋是“寒熱休作”，意思就是往來寒熱（一會兒熱，一會兒冷）。古人還發現，瘧疾常發于生活在沼澤或水田周邊的人群中，而且越是炎熱的天氣，發病的概率就越高。因此，在中醫看來，瘧疾是由“邪氣”引發的，即《黃帝內經》中所說的“瘧者，風寒之氣不常也”。與之類似，西方將瘧疾稱為“malaria”，此詞在古意大利語中的意思為“瘴氣”。幾千年來，人們深受其害卻不知如何防治。

1878年，法國軍醫拉弗朗在化驗阿爾及利亞的一位瘧疾患者的血液時，意外地在顯微鏡下觀察到一種月牙形的蟲子。這是一種人類從未見到過的生物物種。經鑒定，這是一種原生動物的蟲體。他在隨后檢查的200位瘧疾患者的血液中，有148人的血液里都檢查出同樣的這種蟲體，他確信這就是引起瘧疾的真正元兇。

這是一個重大的發現，表明了微生物在引發瘧疾中的作用。由于這一發現，拉弗朗獲得1907年諾貝爾生理學或醫學獎。后來科學家為月牙形的寄生蟲取了一個名字，叫作“瘧原蟲”。瘧原蟲可以分為四種：惡性瘧原蟲、三日瘧原蟲、間日瘧原蟲和卵形瘧原蟲，它們都可以引起瘧疾，其中以惡性瘧原蟲最致命。

第一種抗瘧藥物來自植物

起初，人們認為要根除瘧疾首先應阻斷傳播瘧疾的通道，于是全球掀起了“消滅蚊子，根除瘧疾”的運動。1901年，這種運動在古巴取得了初步的成效，人們將所有會滋生蚊子的瓶瓶罐罐內的死臭水倒光、將死水潭里的水都抽干，使當年古巴瘧疾的發病率下降了90%。

一個更具規模的計劃是在20世紀的40年代，歐洲南部和南美洲用飛機噴灑殺蟲劑，計劃消滅那里的蚊子。在1958年，美國國會投票決定，投入大量資金用滴滴涕（DDT）在全世界展開消滅瘧疾的戰役，計劃在1963年根除瘧疾。美國1958年雄心勃勃的計劃，在熱帶雨林的國家一直無法實施，因為它根本無法應付長達數月之久的雨季留下的許許多多小水潭。并且，任何空中噴灑的藥劑都無法穿過密密的樹林和層層覆蓋的樹葉，從高空降落到地面。

同時，滴滴涕（DDT）殺蟲劑是一種化學藥品，這種化學物品不僅攪亂了蚊子的基因庫，使蚊子產生了抗藥性，同時也毀滅了一批無害或者有益的動物。滴滴涕滅蚊到頭來演變成一場生態災難。蕾切爾·卡遜的環保巨著《寂靜的春天》中有生動的描述。

不久，蚊子在全球范圍內又卷土重來。人們最終意識到要控制瘧疾的蔓延，應該攻擊的是瘧原蟲，而不是攜帶它的昆蟲。

人們很早就試圖尋找治療瘧疾的藥物。第一種有效治療瘧疾的藥物來自植物。實際上1630年，一位西班牙傳教士朱安·魯珀遠洋到南美洲秘魯的一處印第安人部落進行傳教，他發現當地熱帶樹林有一種叫“金雞納”的熱帶植物。當地部落居民用金雞納的樹皮熬藥，以此治療“寒熱病”。魯珀學會了這種藥方，并將此藥稱為“金雞納霜”。魯珀用金雞納霜治愈了在當地殖民的行政長官唐·洛佩茲所患的瘧疾，后者因此成為世界上第一位確切記錄的被治愈的瘧疾患者。這時比發現瘧疾的源頭——“瘧原蟲”還早幾百年。

1693年，康熙皇帝曾于西征時身患瘧疾，法國傳教士洪若翰用金雞納霜治愈康熙帝的瘧疾。后來，曹雪芹的祖父曹寅因患瘧疾，曾向康熙帝索要金雞納霜。蘇州織造李煦上奏云：“寅向臣言，醫生用藥，不能見效，必得主子圣藥救我。”康熙知道后特地“賜驛馬星夜趕去”，還一再吩咐“若不是瘧疾，此藥用不得，須要認真，萬囑萬囑。”

1820年，法國藥物學家皮勒悌埃爾從金雞納樹皮中分離出對抗瘧疾的有效單體——奎寧。1900年以后，奎寧就作為抗瘧藥被廣泛使用。

蕾切爾和她的《寂靜的春天》

今年是美國科普作家蕾切爾·卡遜（Rachel Carson）誕辰100周年紀念年，她撰寫的《寂靜的春天》（Silent Spring）被公認為是西方現代環保運動的開山之作，她本人也被公眾譽為“環保運動之母”。

在文章的開頭她寫道：

每個地方都安靜得出奇。那么多的鳥兒都去哪兒了？人們議論紛紛，感到困惑不安。院子后邊喂食的地方冷冷清清。零星見到的幾只鳥兒都氣息奄奄，身子不住地顫抖，再也飛不起來。這是一個毫無聲息的春天。往日的清晨，有知更鳥、貓鵲、鴿子、松鴉、鷦鷯的合唱，還有其他各種鳥兒的伴奏，如今卻聽不到一點聲音；田野、林間、沼澤，到處是寂靜一片。

尋找抗瘧藥物的“大戰”

后來，荷蘭人在印度尼西亞爪哇島種植金雞納樹成功，印度尼西亞成了世界上生產奎寧的主要原料供應地。第一次世界大戰時，美國從海上封鎖了印度尼西亞的爪哇島，切斷了歐洲對奎寧這一重要戰略物資的供應。無奈，德國只好通過化學合成發明了與天然奎寧化學結構相近的人工合成抗瘧藥氯喹。

德國人一直對氯喹保密，直到第二次世界大戰時，北非的美軍從被俘的德國士兵身上搜到一種白色藥片，經檢驗分析得知，這正是氯喹。而且發現，同樣劑量的氯喹，療效是奎寧的10倍，而且副作用小。美國人迅速合成出這一“神藥”，二戰期間美國生產了數以噸計的氯喹，其對戰爭的作用超過很多武器。隨著氯喹的迅速普及，全球瘧疾死亡率也明顯下降。在青蒿素被發現之前，氯喹是全球最重要的抗瘧藥物。

對抗瘧疾的傳統合成藥物是氯喹或奎寧，但其療效正在逐漸降低。20世紀60年代，美國出兵越南，受到叢林作戰帶來的瘧疾侵擾。美國雖然有了在第二次世界大戰時對付瘧疾的成功經驗，備足了抗瘧藥物，但是這些藥物效果已經大不如以前。越南在西方的封鎖下，無法得到抗瘧藥物，而自身又無生產能力，更是面臨無藥可用的絕境。面對瘧疾的廣泛流行，越南向中國求助。中國醫藥專家周義清教授帶去了當時中國的抗瘧藥給患病士兵服用，可是也效果甚微。

問題究竟出在哪里？原來，在人類與瘧疾斗爭的同時，這種瘧原蟲也在頑強地掙扎、演化，在長期的進化過程中，瘧原蟲已形成一種自我保護的功能——它對藥物產生了抗體，從而形成了抗藥性，致使抗瘧藥物失效。為了解決瘧原蟲的抗藥問題，中國于1967年成立了“全國瘧疾防治研究領導小組辦公室”，全國有500多名研究人員參加到尋找抗瘧藥物的“大戰”——“523”項目中。

為了尋找最有效的抗瘧疾藥物，中國研究人員決定從中藥、西藥兩方面著手：西藥方面按現代醫學手段研制新藥的途徑，廣泛篩選化學物質，合成新的化合藥物；中藥方面則是集中較多的人力，從中醫藥中篩選，尋找新藥。1968年，38歲的屠呦呦被委任為一個研究小組的組長，負責進行中草藥抗瘧疾的研究。屠呦呦畢業于北京醫學院的藥學系，又有從事中醫學研究的工作經驗。

來自中國古代醫書的靈感

1971年，屠呦呦領導的研究團隊發現，一味中草藥的提取物對治療瘧疾效果不錯，這味中草藥就是青蒿。青蒿是一年生草本植物，會散發出一種奇特的香氣，常零星生長于低海拔、濕潤的河岸邊（沙地、山谷、林緣、路旁等），也少量生長于濱海地區。 青蒿古名“菣”（qìn），意為“治療瘧疾之草”。青蒿治療瘧疾的確切記載，最早見于公元304年葛洪所著的《肘后備急方》一書。屠呦呦在查閱《肘后備急方》一書時看到治療瘧疾的方法：“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之。”屠呦呦發現其中記述使用青蒿抗瘧時是通過“絞汁”，而不是采用傳統中藥中常用的“水煎”的方法。屠呦呦馬上悟到以往利用青蒿治療瘧疾失敗的原因：這種中草藥可能有忌高溫的特性。因此，屠呦呦改用低沸點溶劑（比如乙醚）處理青蒿，果然藥效明顯提高。

在發現青蒿素的過程中，用乙醚提取是關鍵一步，突破了以前的研究瓶頸。此后，屠呦呦領導的研究小組與多家研究所等單位合作，對青蒿素里有效成分的化學結構進行了測定，并對其改造，最終獲得抗瘧療效顯著的蒿甲醚、青蒿琥珀酸酯。這兩個化合物被國家批準成藥，并在全球成功挽救了數以百萬計的生命。正是因為屠呦呦在青蒿素研究中的突破性貢獻，諾貝爾評獎委員會授予她2015年諾貝爾生理學或醫學獎。

屠呦呦出生自中醫世家，父親是浙江寧波當地開堂坐診的知名中醫。深受父親的影響和熏陶，屠呦呦從小就愛鉆在書堆里，喜歡瀏覽醫書上精致的插圖。稍微長大些之后，她就爬到家里樓頂閣樓里翻看各類古代醫學書籍。屠呦呦在獲得2011年拉斯克醫學獎時曾表示：“在青蒿素發現過程中，古代文獻在研究最關鍵的時刻給予我靈感……相信努力開發傳統醫藥，必將給世界帶來更多的治療藥物。”

在經歷了190次的實驗失敗的挫折之后，1971年10月4日，屠呦呦終于在第191次實驗中分離到青蒿中的有效抗瘧成分青蒿素，其顯示出對老鼠瘧原蟲有百分之百抑制率，結果令人驚喜。青蒿素治療瘧疾在動物實驗中獲得成功，但人能服用嗎？在后續研究中，屠呦呦與幾位同事多次親身試藥，并逐步加大劑量，以試驗青蒿素的安全性。

1972年3月8日，在江蘇省南京市召開的抗瘧藥物研究通報會上，有關領導隆重宣布：“屠呦呦發現的并用乙醚制取青蒿提取物，是迄今為止抗瘧藥物中最為有效且最為有價值的方法，這必將會為接下來提取青蒿素進而研制抗瘧藥物起到加速推進的作用。”屠呦呦后來回憶那段經歷時說：“很難描述自己的心情，特別是在經過了那么多次的失敗之后，當時自己都懷疑路子是不是走對了。當發現青蒿素正是瘧疾克星的時候，那種激動的心情是難以表述的。”

黃花蒿成為提取青蒿素的主要原料

屠呦呦說：“在傳統中草藥中，青蒿是一類藥物的統稱，不僅僅是植物青蒿一種，其中包括了6種不同的中草藥，每一種都包含了不同的化學成分，治療瘧疾的效果也有所不同。”實驗表明，青蒿中的抗瘧成分對人體的不良反應大，因此目前它并非提取青蒿素藥物的主要原料。現在的藥物青蒿素主要來自黃花蒿，這種植物聞起來較臭，人們不喜歡這種臭味，所以它在傳統的中藥中不受人待見。而研究人員利用現代藥物化學的方法對黃花蒿的有效成分提取之后，黃花蒿一下從一種令人嫌棄的野草變成一種寶貴的藥材。

按照現代藥物研究理論，只有經過科學的量化分析，做到成分明確、藥效清楚的物質，才能成為現代藥物。所以首先要搞清楚青蒿中到底什么成分能夠殺死瘧原蟲，找到具有明確化學結構的有效單體。1972年底，北京中藥研究所從青蒿提取物中分離出3種結晶成分，并在其中找到一個有抗瘧效果的有效單體，取名為“青蒿素Ⅱ”。它的抗瘧效果究竟如何呢？對動物試驗發現：“青蒿素Ⅱ”對實驗動物的心臟有明顯的毒性。對人體會怎樣呢？盡管對人體試驗有顧慮，但人體臨床試驗仍然很快展開。結果只做了8例，便停止了臨床試驗，因為從8例試驗中觀察結果，雖然抗瘧效果相當不錯，但對心臟出現了明顯的毒副作用。

是否就因此放棄青蒿素呢？這時遍布全國的抗瘧藥物研究單位起了很大作用。1973年初，云南省藥物研究所的科研人員在云南大學校園里發現了一種野草，當地稱其為“苦蒿”。這種蒿類植物是否也會有抗瘧作用呢？1973年4月，云南省藥物研究所提取了苦蒿的有效單體，名為“苦蒿結晶Ⅲ號”。經研究人員反復測試，這種藥物效果很好。而且進一步的試驗證實：“苦蒿結晶Ⅲ號”對人和其他動物都沒有毒性。與此同時，從山東省中醫藥研究所也傳來了令人鼓舞的好消息：他們也從本省的一種蒿類植物中提取出有效單體，試驗以后，對人體心臟也沒有出現反常的毒性。經檢驗后確認：云南的苦蒿和山東發現的蒿類植物都屬同一種黃花蒿。

盡管如此，《中國藥典》還是按照“先發現、先命名”的原則，把黃花蒿和青蒿中的有效抗瘧成分命名為“青蒿素”。屠呦呦等人通過反復實驗和研究分析還發現，蒿類植物含有抗瘧藥效的部分是葉片，而非其他部位，而且只有新鮮的葉子才含青蒿素有效成分。課題組還發現最佳采摘時機是在蒿類植物即將開花之前，那時葉片中所含青蒿素最豐富。

由上可見，在發現青蒿素的征程中，是屠呦呦推開了青蒿素的一道“門縫”，其他人合力打開了這扇“門”。屠呦呦表示：“發現青蒿素是傳統中醫藥獻給人類的寶貴禮物。毫無疑問，不斷探索和發展傳統醫藥，將會給世界帶來更多的藥物。我主張中醫和其他傳統醫學展開一項全球合作研究，最大限度地造福人類健康。”

青蒿素成為國際神藥

1982年，中山大學江靜波教授等多名學者在國外著名的醫學雜志《柳葉刀》上發表了一篇關于青蒿素的學術論文，這是新中國成立以后我國科研人員在西方醫學雜志上發表的第一篇醫學學術文章。之前，研究人員已經在我國的多種學術刊物發表了有關青蒿素提取及結構分析的論文。

研究結果表明，青蒿素是一種味苦的無色針狀晶體，其化學式為C15H22O5，分子量為282.33，熔點為156～157℃。該藥物在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶。青蒿素首先作用于細胞膜、線粒體、內質網，此外對核內染色質也有一定的影響。青蒿素會讓瘧原蟲的細胞內迅速形成自噬泡，并將細胞液不斷排出蟲體外，使瘧原蟲損失大量細胞液而死亡。

國際上規定：如果在發明成果公開之前，沒有申請專利保護，就被認為“不具備創造性”而不能再申請專利。我國恰好如此，由于我國事先公布了青蒿素和它的衍生物的化學結構，就失去了它的發明專利權，我國科學家發現的抗瘧藥物青蒿素因此失去國際專利保護。由此，中國神藥因失去專利權而成為國際神藥。1982年，瑞士羅氏藥廠對青蒿素進行了人工全合成。美國華爾特里德研究院已分離出青蒿素，并測定了理化常數。曾于1981年10月來我國參加青蒿素及其衍生物學術報告會的印度、英國等國專家，在回國后也進行了青蒿引種栽培、育種和種植試驗以及青蒿素藥理學研究等。

或許有人會問：“為什么要把青蒿素的成果技術過早地公開發表而不申請專利呢？”據參加青蒿素抗瘧藥物科研項目的研究人員回憶說：“我國當時尚沒有專利法規和知識產權的保護意識，把研究成果寫成論文發表，為國爭光，是科技人員的唯一選擇。”

青蒿素治療瘧疾效果顯著

在中國發現青蒿素之時，美國也研制出一種抗瘧新藥——化學合成的甲氟喹，受到世界衛生組織的重視，但瘧原蟲很快就適應了它，產生了耐藥性，臨床使用后患者還出現了明顯的不良反應。而對于青蒿素這種從中草藥中得到的藥物，瘧原蟲對它完全沒有抵抗能力。這是為什么呢？原來青蒿素進入人體后，會引起紅細胞中鐵元素的變化，從而使靠吞噬紅細胞內血紅蛋白為生的瘧原蟲無法攝食，因而饑餓死亡。

1976年1月，柬埔寨爆發瘧疾，由于瘧原蟲已經獲得抗藥性，所以疫情一時難以得到控制。我國政府應柬埔寨政府要求，派出了一支瘧疾醫療隊。由當年曾經赴越南考察瘧疾疫情的周義清教授率團。與當年在越南戰場對瘧原蟲束手無策的情況不同，這次他胸有成竹，他所攜帶的一批青蒿素在柬埔寨大顯神威，挽救了一大批瘧疾患者的生命，受到柬埔寨政府的高度贊揚。

青蒿素的發現還引起了世界衛生組織的高度關注。1982年12月5日，世界衛生組織致函我國衛生部部長錢信忠說，鑒于多種抗藥性惡性瘧原蟲蔓延帶來的世界性嚴重威脅，世界衛生組織瘧疾治療科學工作組希望和中國合作，一起探討進一步發展這類新藥的可能性。此后，我國與世界衛生組織進行了長達6年的青蒿素合作研究。

發現青蒿素并非屠呦呦的研究終點。“我們做了雙氫青蒿素，不僅療效提高，而且能夠改造結構，在青蒿素基礎上有很大發展。”1990年3月，雙氫青蒿素通過了國家技術鑒定，參加鑒定的專家們一致認為該藥物是目前國際上比較理想的口服抗瘧治療藥物。目前，屠呦呦還在從事青蒿素治病機理的進一步研究，她說：“青蒿素使用之后，病毒和寄生蟲會產生耐藥性，應該引起重視，我們要為此而努力。”

雖然青蒿素具有非常好的治療瘧疾的效果，但是提取青蒿素的原料黃花蒿畢竟有限。從20世紀80年代初開始，國內外許多著名化學公司進行了長達30年的化學合成研究，但回收率過低，難以形成產業化。近年來，我國人工青蒿素的研究有了新進展，上海交通大學張萬斌教授帶領的科研團隊，歷時7年完成了通過化學方法高效合成青蒿素的流程。這使青蒿素實現大規模工業化生產成為可能。

目前，青蒿素是我國唯一獲國際認可的原創新藥。以青蒿素類藥物為主的聯合療法已經成為世界衛生組織推薦的抗瘧疾標準療法。世界衛生組織認為，青蒿素聯合療法是目前治療瘧疾最有效的手段，也是抵抗瘧疾耐藥性效果最好的藥物，中國作為抗瘧藥物青蒿素的發現方及最大生產方，在全球抗擊瘧疾進程中發揮了重要作用。根據世界衛生組織的統計數據，自2000年起，撒哈拉以南非洲地區約2.4億人口受益于青蒿素聯合療法，約150萬人因該療法避免了瘧疾導致的死亡。

2015年12月7日，屠呦呦來到瑞典，準備出席10日的諾貝爾頒獎典禮。屠呦呦在卡羅琳醫學院諾貝爾大廳用中文做了題為《青蒿素的發現 中國傳統醫學對世界的禮物》的演講。她說：“中國醫藥學是一個偉大寶庫，應當努力發掘，加以提高。”青蒿素正是從這一寶庫中發掘出來的。通過抗瘧藥青蒿素的研究經歷，深感中西醫藥各有所長，二者有機結合，優勢互補，當具有更大的開發潛力和良好的發展前景。大自然給我們提供了大量的植物資源，醫藥學研究者可以從中開發新藥。中醫藥從神農嘗百草開始，在幾千年的發展中積累了大量臨床經驗，對于自然資源的藥用價值已經有所整理歸納。通過繼承發揚，發掘提高，一定會有所發現，有所創新，從而造福人類。