呦呦之蒿，中国神药
“呦呦鹿鸣，食野之蒿”，这是《诗经》中的句子。名字来自《诗经》的中国药物学家屠呦呦对青蒿的研究情有独钟，最终在青蒿的研究中取得重大成果，终获得了2015年诺贝尔生理学或医学奖。《诗经》穿越了两千多年时空，似乎早已“预言”了如今的一切。
因首次提取出青蒿素，屠呦呦被国际学术界公认为“青蒿素之母”。2011年9月，屠呦呦获得被誉为“诺贝尔奖风向标”的拉斯克奖。可是，之后4年内，屠呦呦并没有获得诺贝尔奖，一度被认为是“与诺贝尔奖失之交臂的科学家”。然而，她最终获得了2015年诺贝尔生理学或医学奖。消息传来，举国为之振奋。这是我国本土科学家第一次获得自然科学领域的诺贝尔奖。这是中国科学界的荣誉，是全体中国人的骄傲。
疟疾，可怕的瘟疫
疟疾是地球上最古老的传染病之一，是危害非常严重的传染病之一，也是死亡人数极高的疾病之一，是一种极为可怕的瘟疫。世界上有100多个国家的近20亿人口生活在疟疾流行区。疟疾在全球的分布主要在非洲，约占全球的86%，其次在东南亚，约占9%，其余的5%是在全球的其他地区。这种瘟疫每年会造成全球5亿人感染，上百万人死亡。
当人类以农为生、居有定所之后，一种令患者时而冷到发抖，时而发热高烧的疾病便开始在人群中蔓延。那时现代科学尚未问世，人们将这种疾病称为“疟疾”。疟疾在中国流行已有几千年的历史，从出土的3500多年以前的甲骨文中就有“虐”字的记载。唐朝著名诗人白居易写过一首诗：“闻道云南有泸水，椒花落时瘴烟起，大军徒涉水如汤，未过十人二三死”。这首诗描写了当时疟疾流行的可怕情景。
何为疟疾？《说文解字》中对“疟”的解释是“寒热休作”，意思就是往来寒热（一会儿热，一会儿冷）。古人还发现，疟疾常发于生活在沼泽或水田周边的人群中，而且越是炎热的天气，发病的概率就越高。因此，在中医看来，疟疾是由“邪气”引发的，即《黄帝内经》中所说的“疟者，风寒之气不常也”。与之类似，西方将疟疾称为“malaria”，此词在古意大利语中的意思为“瘴气”。几千年来，人们深受其害却不知如何防治。
1878年，法国军医拉弗朗在化验阿尔及利亚的一位疟疾患者的血液时，意外地在显微镜下观察到一种月牙形的虫子。这是一种人类从未见到过的生物物种。经鉴定，这是一种原生动物的虫体。他在随后检查的200位疟疾患者的血液中，有148人的血液里都检查出同样的这种虫体，他确信这就是引起疟疾的真正元凶。
这是一个重大的发现，表明了微生物在引发疟疾中的作用。由于这一发现，拉弗朗获得1907年诺贝尔生理学或医学奖。后来科学家为月牙形的寄生虫取了一个名字，叫作“疟原虫”。疟原虫可以分为四种：恶性疟原虫、三日疟原虫、间日疟原虫和卵形疟原虫，它们都可以引起疟疾，其中以恶性疟原虫最致命。
第一种抗疟药物来自植物
起初，人们认为要根除疟疾首先应阻断传播疟疾的通道，于是全球掀起了“消灭蚊子，根除疟疾”的运动。1901年，这种运动在古巴取得了初步的成效，人们将所有会滋生蚊子的瓶瓶罐罐内的死臭水倒光、将死水潭里的水都抽干，使当年古巴疟疾的发病率下降了90%。
一个更具规模的计划是在20世纪的40年代，欧洲南部和南美洲用飞机喷洒杀虫剂，计划消灭那里的蚊子。在1958年，美国国会投票决定，投入大量资金用滴滴涕（DDT）在全世界展开消灭疟疾的战役，计划在1963年根除疟疾。美国1958年雄心勃勃的计划，在热带雨林的国家一直无法实施，因为它根本无法应付长达数月之久的雨季留下的许许多多小水潭。并且，任何空中喷洒的药剂都无法穿过密密的树林和层层覆盖的树叶，从高空降落到地面。
同时，滴滴涕（DDT）杀虫剂是一种化学药品，这种化学物品不仅搅乱了蚊子的基因库，使蚊子产生了抗药性，同时也毁灭了一批无害或者有益的动物。滴滴涕灭蚊到头来演变成一场生态灾难。蕾切尔·卡逊的环保巨著《寂静的春天》中有生动的描述。
不久，蚊子在全球范围内又卷土重来。人们最终意识到要控制疟疾的蔓延，应该攻击的是疟原虫，而不是携带它的昆虫。
人们很早就试图寻找治疗疟疾的药物。第一种有效治疗疟疾的药物来自植物。实际上1630年，一位西班牙传教士朱安·鲁珀远洋到南美洲秘鲁的一处印第安人部落进行传教，他发现当地热带树林有一种叫“金鸡纳”的热带植物。当地部落居民用金鸡纳的树皮熬药，以此治疗“寒热病”。鲁珀学会了这种药方，并将此药称为“金鸡纳霜”。鲁珀用金鸡纳霜治愈了在当地殖民的行政长官唐·洛佩兹所患的疟疾，后者因此成为世界上第一位确切记录的被治愈的疟疾患者。这时比发现疟疾的源头——“疟原虫”还早几百年。
1693年，康熙皇帝曾于西征时身患疟疾，法国传教士洪若翰用金鸡纳霜治愈康熙帝的疟疾。后来，曹雪芹的祖父曹寅因患疟疾，曾向康熙帝索要金鸡纳霜。苏州织造李煦上奏云：“寅向臣言，医生用药，不能见效，必得主子圣药救我。”康熙知道后特地“赐驿马星夜赶去”，还一再吩咐“若不是疟疾，此药用不得，须要认真，万嘱万嘱。”
1820年，法国药物学家皮勒悌埃尔从金鸡纳树皮中分离出对抗疟疾的有效单体——奎宁。1900年以后，奎宁就作为抗疟药被广泛使用。
蕾切尔和她的《寂静的春天》
今年是美国科普作家蕾切尔·卡逊（Rachel Carson）诞辰100周年纪念年，她撰写的《寂静的春天》（Silent Spring）被公认为是西方现代环保运动的开山之作，她本人也被公众誉为“环保运动之母”。
在文章的开头她写道：
每个地方都安静得出奇。那么多的鸟儿都去哪儿了？人们议论纷纷，感到困惑不安。院子后边喂食的地方冷冷清清。零星见到的几只鸟儿都气息奄奄，身子不住地颤抖，再也飞不起来。这是一个毫无声息的春天。往日的清晨，有知更鸟、猫鹊、鸽子、松鸦、鹪鹩的合唱，还有其他各种鸟儿的伴奏，如今却听不到一点声音；田野、林间、沼泽，到处是寂静一片。
寻找抗疟药物的“大战”
后来，荷兰人在印度尼西亚爪哇岛种植金鸡纳树成功，印度尼西亚成了世界上生产奎宁的主要原料供应地。第一次世界大战时，美国从海上封锁了印度尼西亚的爪哇岛，切断了欧洲对奎宁这一重要战略物资的供应。无奈，德国只好通过化学合成发明了与天然奎宁化学结构相近的人工合成抗疟药氯喹。
德国人一直对氯喹保密，直到第二次世界大战时，北非的美军从被俘的德国士兵身上搜到一种白色药片，经检验分析得知，这正是氯喹。而且发现，同样剂量的氯喹，疗效是奎宁的10倍，而且副作用小。美国人迅速合成出这一“神药”，二战期间美国生产了数以吨计的氯喹，其对战争的作用超过很多武器。随着氯喹的迅速普及，全球疟疾死亡率也明显下降。在青蒿素被发现之前，氯喹是全球最重要的抗疟药物。
对抗疟疾的传统合成药物是氯喹或奎宁，但其疗效正在逐渐降低。20世纪60年代，美国出兵越南，受到丛林作战带来的疟疾侵扰。美国虽然有了在第二次世界大战时对付疟疾的成功经验，备足了抗疟药物，但是这些药物效果已经大不如以前。越南在西方的封锁下，无法得到抗疟药物，而自身又无生产能力，更是面临无药可用的绝境。面对疟疾的广泛流行，越南向中国求助。中国医药专家周义清教授带去了当时中国的抗疟药给患病士兵服用，可是也效果甚微。
问题究竟出在哪里？原来，在人类与疟疾斗争的同时，这种疟原虫也在顽强地挣扎、演化，在长期的进化过程中，疟原虫已形成一种自我保护的功能——它对药物产生了抗体，从而形成了抗药性，致使抗疟药物失效。为了解决疟原虫的抗药问题，中国于1967年成立了“全国疟疾防治研究领导小组办公室”，全国有500多名研究人员参加到寻找抗疟药物的“大战”——“523”项目中。
为了寻找最有效的抗疟疾药物，中国研究人员决定从中药、西药两方面着手：西药方面按现代医学手段研制新药的途径，广泛筛选化学物质，合成新的化合药物；中药方面则是集中较多的人力，从中医药中筛选，寻找新药。1968年，38岁的屠呦呦被委任为一个研究小组的组长，负责进行中草药抗疟疾的研究。屠呦呦毕业于北京医学院的药学系，又有从事中医学研究的工作经验。
来自中国古代医书的灵感
1971年，屠呦呦领导的研究团队发现，一味中草药的提取物对治疗疟疾效果不错，这味中草药就是青蒿。青蒿是一年生草本植物，会散发出一种奇特的香气，常零星生长于低海拔、湿润的河岸边（沙地、山谷、林缘、路旁等），也少量生长于滨海地区。 青蒿古名“菣”（qìn），意为“治疗疟疾之草”。青蒿治疗疟疾的确切记载，最早见于公元304年葛洪所著的《肘后备急方》一书。屠呦呦在查阅《肘后备急方》一书时看到治疗疟疾的方法：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。”屠呦呦发现其中记述使用青蒿抗疟时是通过“绞汁”，而不是采用传统中药中常用的“水煎”的方法。屠呦呦马上悟到以往利用青蒿治疗疟疾失败的原因：这种中草药可能有忌高温的特性。因此，屠呦呦改用低沸点溶剂（比如乙醚）处理青蒿，果然药效明显提高。
在发现青蒿素的过程中，用乙醚提取是关键一步，突破了以前的研究瓶颈。此后，屠呦呦领导的研究小组与多家研究所等单位合作，对青蒿素里有效成分的化学结构进行了测定，并对其改造，最终获得抗疟疗效显著的蒿甲醚、青蒿琥珀酸酯。这两个化合物被国家批准成药，并在全球成功挽救了数以百万计的生命。正是因为屠呦呦在青蒿素研究中的突破性贡献，诺贝尔评奖委员会授予她2015年诺贝尔生理学或医学奖。
屠呦呦出生自中医世家，父亲是浙江宁波当地开堂坐诊的知名中医。深受父亲的影响和熏陶，屠呦呦从小就爱钻在书堆里，喜欢浏览医书上精致的插图。稍微长大些之后，她就爬到家里楼顶阁楼里翻看各类古代医学书籍。屠呦呦在获得2011年拉斯克医学奖时曾表示：“在青蒿素发现过程中，古代文献在研究最关键的时刻给予我灵感……相信努力开发传统医药，必将给世界带来更多的治疗药物。”
在经历了190次的实验失败的挫折之后，1971年10月4日，屠呦呦终于在第191次实验中分离到青蒿中的有效抗疟成分青蒿素，其显示出对老鼠疟原虫有百分之百抑制率，结果令人惊喜。青蒿素治疗疟疾在动物实验中获得成功，但人能服用吗？在后续研究中，屠呦呦与几位同事多次亲身试药，并逐步加大剂量，以试验青蒿素的安全性。
1972年3月8日，在江苏省南京市召开的抗疟药物研究通报会上，有关领导隆重宣布：“屠呦呦发现的并用乙醚制取青蒿提取物，是迄今为止抗疟药物中最为有效且最为有价值的方法，这必将会为接下来提取青蒿素进而研制抗疟药物起到加速推进的作用。”屠呦呦后来回忆那段经历时说：“很难描述自己的心情，特别是在经过了那么多次的失败之后，当时自己都怀疑路子是不是走对了。当发现青蒿素正是疟疾克星的时候，那种激动的心情是难以表述的。”
黄花蒿成为提取青蒿素的主要原料
屠呦呦说：“在传统中草药中，青蒿是一类药物的统称，不仅仅是植物青蒿一种，其中包括了6种不同的中草药，每一种都包含了不同的化学成分，治疗疟疾的效果也有所不同。”实验表明，青蒿中的抗疟成分对人体的不良反应大，因此目前它并非提取青蒿素药物的主要原料。现在的药物青蒿素主要来自黄花蒿，这种植物闻起来较臭，人们不喜欢这种臭味，所以它在传统的中药中不受人待见。而研究人员利用现代药物化学的方法对黄花蒿的有效成分提取之后，黄花蒿一下从一种令人嫌弃的野草变成一种宝贵的药材。
按照现代药物研究理论，只有经过科学的量化分析，做到成分明确、药效清楚的物质，才能成为现代药物。所以首先要搞清楚青蒿中到底什么成分能够杀死疟原虫，找到具有明确化学结构的有效单体。1972年底，北京中药研究所从青蒿提取物中分离出3种结晶成分，并在其中找到一个有抗疟效果的有效单体，取名为“青蒿素Ⅱ”。它的抗疟效果究竟如何呢？对动物试验发现：“青蒿素Ⅱ”对实验动物的心脏有明显的毒性。对人体会怎样呢？尽管对人体试验有顾虑，但人体临床试验仍然很快展开。结果只做了8例，便停止了临床试验，因为从8例试验中观察结果，虽然抗疟效果相当不错，但对心脏出现了明显的毒副作用。
是否就因此放弃青蒿素呢？这时遍布全国的抗疟药物研究单位起了很大作用。1973年初，云南省药物研究所的科研人员在云南大学校园里发现了一种野草，当地称其为“苦蒿”。这种蒿类植物是否也会有抗疟作用呢？1973年4月，云南省药物研究所提取了苦蒿的有效单体，名为“苦蒿结晶Ⅲ号”。经研究人员反复测试，这种药物效果很好。而且进一步的试验证实：“苦蒿结晶Ⅲ号”对人和其他动物都没有毒性。与此同时，从山东省中医药研究所也传来了令人鼓舞的好消息：他们也从本省的一种蒿类植物中提取出有效单体，试验以后，对人体心脏也没有出现反常的毒性。经检验后确认：云南的苦蒿和山东发现的蒿类植物都属同一种黄花蒿。
尽管如此，《中国药典》还是按照“先发现、先命名”的原则，把黄花蒿和青蒿中的有效抗疟成分命名为“青蒿素”。屠呦呦等人通过反复实验和研究分析还发现，蒿类植物含有抗疟药效的部分是叶片，而非其他部位，而且只有新鲜的叶子才含青蒿素有效成分。课题组还发现最佳采摘时机是在蒿类植物即将开花之前，那时叶片中所含青蒿素最丰富。
由上可见，在发现青蒿素的征程中，是屠呦呦推开了青蒿素的一道“门缝”，其他人合力打开了这扇“门”。屠呦呦表示：“发现青蒿素是传统中医药献给人类的宝贵礼物。毫无疑问，不断探索和发展传统医药，将会给世界带来更多的药物。我主张中医和其他传统医学展开一项全球合作研究，最大限度地造福人类健康。”
青蒿素成为国际神药
1982年，中山大学江静波教授等多名学者在国外著名的医学杂志《柳叶刀》上发表了一篇关于青蒿素的学术论文，这是新中国成立以后我国科研人员在西方医学杂志上发表的第一篇医学学术文章。之前，研究人员已经在我国的多种学术刊物发表了有关青蒿素提取及结构分析的论文。
研究结果表明，青蒿素是一种味苦的无色针状晶体，其化学式为C15H22O5，分子量为282.33，熔点为156～157℃。该药物在丙酮、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，在水中几乎不溶。青蒿素首先作用于细胞膜、线粒体、内质网，此外对核内染色质也有一定的影响。青蒿素会让疟原虫的细胞内迅速形成自噬泡，并将细胞液不断排出虫体外，使疟原虫损失大量细胞液而死亡。
国际上规定：如果在发明成果公开之前，没有申请专利保护，就被认为“不具备创造性”而不能再申请专利。我国恰好如此，由于我国事先公布了青蒿素和它的衍生物的化学结构，就失去了它的发明专利权，我国科学家发现的抗疟药物青蒿素因此失去国际专利保护。由此，中国神药因失去专利权而成为国际神药。1982年，瑞士罗氏药厂对青蒿素进行了人工全合成。美国华尔特里德研究院已分离出青蒿素，并测定了理化常数。曾于1981年10月来我国参加青蒿素及其衍生物学术报告会的印度、英国等国专家，在回国后也进行了青蒿引种栽培、育种和种植试验以及青蒿素药理学研究等。
或许有人会问：“为什么要把青蒿素的成果技术过早地公开发表而不申请专利呢？”据参加青蒿素抗疟药物科研项目的研究人员回忆说：“我国当时尚没有专利法规和知识产权的保护意识，把研究成果写成论文发表，为国争光，是科技人员的唯一选择。”
青蒿素治疗疟疾效果显著
在中国发现青蒿素之时，美国也研制出一种抗疟新药——化学合成的甲氟喹，受到世界卫生组织的重视，但疟原虫很快就适应了它，产生了耐药性，临床使用后患者还出现了明显的不良反应。而对于青蒿素这种从中草药中得到的药物，疟原虫对它完全没有抵抗能力。这是为什么呢？原来青蒿素进入人体后，会引起红细胞中铁元素的变化，从而使靠吞噬红细胞内血红蛋白为生的疟原虫无法摄食，因而饥饿死亡。
1976年1月，柬埔寨爆发疟疾，由于疟原虫已经获得抗药性，所以疫情一时难以得到控制。我国政府应柬埔寨政府要求，派出了一支疟疾医疗队。由当年曾经赴越南考察疟疾疫情的周义清教授率团。与当年在越南战场对疟原虫束手无策的情况不同，这次他胸有成竹，他所携带的一批青蒿素在柬埔寨大显神威，挽救了一大批疟疾患者的生命，受到柬埔寨政府的高度赞扬。
青蒿素的发现还引起了世界卫生组织的高度关注。1982年12月5日，世界卫生组织致函我国卫生部部长钱信忠说，鉴于多种抗药性恶性疟原虫蔓延带来的世界性严重威胁，世界卫生组织疟疾治疗科学工作组希望和中国合作，一起探讨进一步发展这类新药的可能性。此后，我国与世界卫生组织进行了长达6年的青蒿素合作研究。
发现青蒿素并非屠呦呦的研究终点。“我们做了双氢青蒿素，不仅疗效提高，而且能够改造结构，在青蒿素基础上有很大发展。”1990年3月，双氢青蒿素通过了国家技术鉴定，参加鉴定的专家们一致认为该药物是目前国际上比较理想的口服抗疟治疗药物。目前，屠呦呦还在从事青蒿素治病机理的进一步研究，她说：“青蒿素使用之后，病毒和寄生虫会产生耐药性，应该引起重视，我们要为此而努力。”
虽然青蒿素具有非常好的治疗疟疾的效果，但是提取青蒿素的原料黄花蒿毕竟有限。从20世纪80年代初开始，国内外许多著名化学公司进行了长达30年的化学合成研究，但回收率过低，难以形成产业化。近年来，我国人工青蒿素的研究有了新进展，上海交通大学张万斌教授带领的科研团队，历时7年完成了通过化学方法高效合成青蒿素的流程。这使青蒿素实现大规模工业化生产成为可能。
目前，青蒿素是我国唯一获国际认可的原创新药。以青蒿素类药物为主的联合疗法已经成为世界卫生组织推荐的抗疟疾标准疗法。世界卫生组织认为，青蒿素联合疗法是目前治疗疟疾最有效的手段，也是抵抗疟疾耐药性效果最好的药物，中国作为抗疟药物青蒿素的发现方及最大生产方，在全球抗击疟疾进程中发挥了重要作用。根据世界卫生组织的统计数据，自2000年起，撒哈拉以南非洲地区约2.4亿人口受益于青蒿素联合疗法，约150万人因该疗法避免了疟疾导致的死亡。
2015年12月7日，屠呦呦来到瑞典，准备出席10日的诺贝尔颁奖典礼。屠呦呦在卡罗琳医学院诺贝尔大厅用中文做了题为《青蒿素的发现 中国传统医学对世界的礼物》的演讲。她说：“中国医药学是一个伟大宝库，应当努力发掘，加以提高。”青蒿素正是从这一宝库中发掘出来的。通过抗疟药青蒿素的研究经历，深感中西医药各有所长，二者有机结合，优势互补，当具有更大的开发潜力和良好的发展前景。大自然给我们提供了大量的植物资源，医药学研究者可以从中开发新药。中医药从神农尝百草开始，在几千年的发展中积累了大量临床经验，对于自然资源的药用价值已经有所整理归纳。通过继承发扬，发掘提高，一定会有所发现，有所创新，从而造福人类。
作者： 杨先碧
来源：《大自然探索》
