中國科學家屠呦呦在今年10月獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎:她發(fā)現(xiàn)了青蒿素,這種藥品可以有效降低瘧疾患者的死亡率。她也由此成為了首獲科學類諾貝爾獎的中國人。
屠呦呦的獲獎,無疑振奮了中醫(yī)學界,因為屠呦呦是從中醫(yī)典籍中獲得的靈感,而且青蒿素也是從中藥材中提取出來的。但是,這樣的認識似是而非。如果人們從屠呦呦的科研成果中只得出一個“中藥有用”的結(jié)論,則是讓人遺憾的。青蒿素的發(fā)現(xiàn),本質(zhì)上是一種科學發(fā)現(xiàn),它的提取和實驗過程,并最終發(fā)現(xiàn)的分子式,這些核心的要素,是中醫(yī)學里所沒有的。屠呦呦獲獎給我們的提示或許是,中醫(yī)或中藥的復(fù)興,必須在現(xiàn)代科學的指引下才能發(fā)揚光大。
金雞納抗瘧疾
在漫長的人類歷史上,瘧疾一直是最主要的傳染病之一,中國人也一樣面臨著它的威脅。
從語言的角度看,“瘧疾”有酷虐之病的意思?!夺屆分杏姓f:“瘧,酷虐也?!薄墩f文解字》亦稱:“瘧,熱寒休作?!惫湃朔Q呼瘧疾的叫法有很多,最初記載見于《黃帝內(nèi)經(jīng)·素問》。當然還有其他俗名,比如寒熱病、發(fā)冷病、脾寒病、打脾寒,發(fā)瘧子、半日子、發(fā)半日、打擺子、做老爺、賣柴病、子母瘧、子午瘧等等。此外,廣西管它叫羊毛痧,云南、貴州叫瘴氣,此外又有蝦蟆瘴、泥鰍瘴、蝴蝶瘴等名稱。
這些叫法,本質(zhì)上說明了當時的人對這種病束手無策,只能從癥狀上描述,或從地域的角度解讀,人而病因則只有各種猜測。古人起初習慣于將一切找不到源頭的疑難雜癥歸咎于鬼神,他們往往認為這種病是由“瘧鬼”入侵人體而引起,而且中外皆有這樣的說法。
根據(jù)中醫(yī)文化史學者范家偉的研究,“瘧鬼入侵”觀念的出現(xiàn)至少可以追溯至漢代,并且一直到唐代都在人們的生活中發(fā)揮重要影響?!皬臐h代伊始,瘧鬼是令人患瘧的鬼物,起初瘧鬼只視為小兒鬼。魏晉以后,對于瘧鬼的觀念起了變化,從小兒鬼一變而成眾多枉死鬼,并且按十二時辰發(fā)作而有不同的枉死鬼?!?/p>
當然,古人憑借經(jīng)驗,慢慢也認識到了瘧疾與濕熱氣候之間的關(guān)系。隋代醫(yī)家巢元方在《諸病源候論》中指出瘧疾“生于嶺南,帶山瘴之氣,其狀發(fā)寒熱,休作有時,皆由山溪源嶺瘴濕毒氣故也”。根據(jù)陜西師范大學于賡哲教授的研究,唐人對瘧疾極為恐懼,這甚至影響到其“居高避濕”的建筑理念。隨后,明代張景岳的《景岳全書》明確了瘧疾是人受到了“瘧邪”所致。因此,除了鬼神致病外,中醫(yī)普遍認為瘧疾是因外受瘧邪、瘴毒而起。
在世界范圍內(nèi),情況也是如此——直到人們發(fā)現(xiàn)金雞納。在中國,第一個服用金雞納抗瘧疾的,有說法是康熙皇帝??滴跣湃挝麽t(yī),多次由耶穌會傳教士羅德先治病見效。1693年,康熙患瘧疾,服御醫(yī)藥無效。法國傳教士洪若翰、葡萄牙傳教士劉應(yīng)等獻上金雞納(cinchona),康熙服用后瘧疾速愈,金雞納從此被尊奉為“圣藥”。
當然,“金雞納”并不是歐洲醫(yī)學的發(fā)現(xiàn)。歐洲自己的本草藥物研究,要等到1785年維瑟林的《毛地黃綜述》出版,才算是有了第一種“科學”靈藥?!敖痣u納樹皮”本來是秘魯印第安人的土著藥物。耶穌會教士在1632年左右從新大陸引入西班牙。60年后,傳教士就將此藥呈奉給康熙,基本上是“與世界同步了”。但是他們謂之“西洋”圣藥,則是胡說八道,其實它是與中草藥無異的草藥,并非科學實驗產(chǎn)物。
“金雞納”最初只是土著本草,但到了19世紀,經(jīng)過大量新興的科學研究,它的有效成分奎寧(quinine)成為有現(xiàn)代科學根據(jù)的治瘧疾藥。先是1820年法國化學家皮埃爾·佩爾蒂埃與約瑟夫·卡文圖從“金雞納”分解出有效成分奎寧和金雞寧兩種活性生物;1880年外科醫(yī)生阿方斯·拉韋蘭在阿爾及利亞用顯微鏡觀察到瘧疾病人血液的瘧原蟲;1944年哈佛科學家羅伯特·伍德沃德與威廉·德林第一次成功以人工方法合成奎寧。這些化學、藥物學,病理學的發(fā)現(xiàn),令原始的“金雞納”進化為治瘧疾的現(xiàn)代醫(yī)藥。
“金雞納”的故事,可用以說明中西醫(yī)學在19世紀是如何分道揚鑣的。在這之前,雖然西醫(yī)的解剖學、生理學已遠遠超前于中國,但單就治療而言,西醫(yī)并不比中醫(yī)更有辦法。威廉·卡倫(1710-1790)是18世紀最重要的醫(yī)學家,他撰寫了一系列疾病分類學的專著,其貢獻與隋代巢元方的《諸病源候論》相似。但他的治療方法無非是放血、催瀉和催吐,以及一些解熱發(fā)汗藥。對于大部分疾病的治療,卡倫是“毫不掩飾地悲觀”。在十七、十八世紀,有效的治療仍主要是像毛地黃和金雞納這些本草。而單就本草藥物而言,當時的西方醫(yī)學還并沒有出現(xiàn)可與我國的李時珍在1578年所寫成的《本草綱目》相比的學術(shù)著作。
“金雞納”與瘧疾的科學研究,是19世紀西方醫(yī)學科學發(fā)達的縮影。它先是從經(jīng)驗出發(fā),找到有效的藥物,進行提煉,分解出有效成分,最后可以人工合成,達到量產(chǎn)和推廣。其中,伴隨著大量觀察(顯微鏡)和實驗,這些都和現(xiàn)代科學的發(fā)展息息相關(guān)。
有證據(jù)表明,在光緒十六年(1890年),北京爆發(fā)了一場瘧疾,奪去了很多人的生命。掌管大清海關(guān)的英國人赫德給國內(nèi)寫信抱怨說:“如果我必須在這里再過一個冬天,我想請您前來北京住上半年,讓您沾沾這里的塵埃,并且呼吸呼吸使館的空氣?!边@個冬天很暖,但也正因為這樣,瘧疾才得到了大面積的傳播。不過,在當時的文獻中,并沒有使用“瘧疾”這個詞,更多的是“瘟”“冬瘟”。
這場災(zāi)難中,有些官員也倒下了,其中就包括李鴻章的女婿張佩綸。12月7日,張佩綸“忽覺疲不支,飯后洗漱即枕,后胃氣郁勃,起于腹中……五夜不能合目?!崩铠櫿陆ㄗh他看西醫(yī),服用金雞納霜。張佩綸遂連續(xù)服用金雞納霜,到29日熱退病清,身體康復(fù)。金雞納霜是從原產(chǎn)于秘魯?shù)能绮菘浦参锝痣u納樹皮研磨出來的粉末,經(jīng)傳教士發(fā)現(xiàn)帶往歐洲并流傳世界各地,是當時治療瘧疾最有效的藥物。傳教士李提摩太在回憶錄中也提到他給病人服用這種藥的事情,因為見效快,獲得了華北農(nóng)民的信任。
523計劃
1965年,越南戰(zhàn)爭爆發(fā)。美、越兩軍苦戰(zhàn)在亞洲熱帶雨林,瘧疾卻成了勝利的第三方——瘋狂交戰(zhàn)的雙方中,萬千官兵逃過槍林彈雨,卻被瘧疾擊倒,即使活命者,也喪失了戰(zhàn)斗力。
瘧疾病原瘧原蟲是一種真核生物。它潛于雌蚊體內(nèi),雌蚊叮人時,它將長梭形孢子隨雌蚊口液注入人體。孢子進入人體后隨血流前進,首先侵入肝細胞,以肝細胞質(zhì)為營養(yǎng),在肝細胞內(nèi)發(fā)育和裂體生殖,然后逸出壞死的肝細胞,鉆入紅細胞,再在紅細胞內(nèi)繼續(xù)生長、裂殖。人體大量紅細胞破裂,加之裂殖子代謝物釋放到血液里,引起人體一系列生理反應(yīng),高熱、寒戰(zhàn)、貧血、脾腫大直至死亡。這是一種古老的疾病,蚊蟲肆虐處,總有它的魔影,當年羅馬大軍將近一半的兵馬因瘧疾死在印度的雨林里。
對付瘧疾,原有奎寧類藥物。此藥臨床實用于1947年,初期療效不錯。十幾年下來,一些瘧原蟲對該藥產(chǎn)生了強烈的抗藥性,而新藥又沒跟上,瘧疾重新稱霸于雨林。為戰(zhàn)勝此役中的瘧疾,美國投入巨額科研經(jīng)費,并動員西方各國的制藥力量,研制抗瘧疾的新藥。
相比之下,越南軍隊連一點奎寧類的藥物也沒有,戰(zhàn)爭摧毀了這個國家的經(jīng)濟,越南政府唯一的辦法,就是向中國緊急求援,懇求中方派出醫(yī)療隊,同時幫助解決抗瘧藥物。當時中越關(guān)系是“同志加兄弟”,1964年,毛澤東主席對越方求援作出批示,周恩來總理隨即下令,以軍工項目的名義緊急研制“抗美援越”的抗瘧新藥。
中國軍事醫(yī)學科學院立即行動起來。該院科研人員中、西醫(yī)并進,一是以現(xiàn)有奎寧類西藥為基礎(chǔ),力求合成出新藥;二是研發(fā)中藥“常山堿”。兩年下來,兩條路皆為死胡同——研發(fā)西藥是西方國家的強項,美英法德比瑞所有大藥廠加起來開發(fā)不出有效的抗瘧西藥,基礎(chǔ)薄弱的中國想在西藥研發(fā)上有所建樹談何容易?再就是選材失誤,常山堿被發(fā)現(xiàn)毒性太大,不宜使用。越南戰(zhàn)場醫(yī)療搶救上頻頻告急,1967年5月23日,周恩來總理再次就研發(fā)抗瘧新藥問題作出批示,并在軍事醫(yī)學科學院內(nèi)特設(shè)了一個“523辦公室”,要求要調(diào)動全國的力量,大打一場研發(fā)抗瘧新藥的戰(zhàn)役。
屠呦呦
時間回到1930年,浙江寧波,屠家唯一的女孩兒降生,開堂坐診的父親摘引《詩經(jīng)》“呦呦鹿鳴,食野之蘋”,為家中小妹取名“呦呦”,意為鹿鳴之聲。
寧波當?shù)孛襟w曾報道,屠家樓頂有個擺滿各類古典醫(yī)書的小閣樓,這里是屠呦呦童年時的閱覽室。據(jù)說,這里曾經(jīng)有一些中醫(yī)經(jīng)典,《黃帝內(nèi)經(jīng)》《神農(nóng)本草經(jīng)》《傷寒雜病論》……雖然因識字不多且讀得磕磕絆絆,但這里卻是她醫(yī)學夢想萌發(fā)的溫床。屠呦呦慢慢地長大,她開始跑下樓來給父親做幫手,看到前來求醫(yī)問藥的病人喝下父親煎熬的湯藥后,疼痛逐漸有所緩解,心里不由得對中草藥產(chǎn)生了濃厚的興趣。
1951年,屠呦呦心中治病救人的夢想漸漸清晰,這一年她考入了北京醫(yī)學院(現(xiàn)為北京大學藥學院)藥學系。在那個年代,身為女孩能夠接受大學教育,屠呦呦說自己“很幸運”。 大學畢業(yè),她被分配到中醫(yī)科學院中藥研究所工作,之后的55年里,除參加過為期兩年半的“西醫(yī)離職學習中醫(yī)班”,她幾乎沒有長時間離開過東直門附近的那棟小樓。她最優(yōu)秀的研究工作完成于1969年至1972年之間,正值“文革”時期。
1969年,屠呦呦所在的中醫(yī)研究院接到了一個“中草藥抗瘧”的研發(fā)任務(wù)——代號523。在中草藥中尋找抗瘧成分并不是新鮮主意。1941年,來自上海的藥理學家張昌紹就曾嘗試利用中藥“常山堿”治療南部沿海地區(qū)流行的瘧疾,1946年和1948年,他分別在《科學》和《自然》上報道中藥常山堿及其活性成分的抗瘧作用。不幸的是,張昌紹于1967年自殺。
最初的523任務(wù)中,有嘗試中草藥和針灸抗瘧功效的研究小組,卻沒有中醫(yī)科學院的參與。直到1969年,為了“加強中草藥方面的研究力量”,中醫(yī)科學院應(yīng)召加入,屠呦呦也隨之參與了項目。因為具有中西醫(yī)背景,而且勤奮,在那個資深科學家大部分已被打為右派的年代,屠呦呦很快被任命為研究組組長,帶領(lǐng)一個小組的成員開始查閱中醫(yī)藥典籍,走訪老中醫(yī),埋頭于那些變黃、發(fā)脆的故紙堆中,尋找抗瘧藥物的線索。這一年,屠呦呦38歲,職稱是助理研究員。
青蒿素
屠呦呦從此一心撲在抗瘧的科研上。瘧疾對她來說并不陌生,小時候她曾感染過一次間日瘧,那是瘧疾中最輕的一種,但也把她折磨得夠嗆。
當時分配給屠呦呦的任務(wù)有兩個:一是尋找新藥;二是仍在中藥常山堿上做文章,想辦法去掉常山堿的毒性,解決服后嘔吐的問題。自接任務(wù)起,屠呦呦夜以繼日地工作,她從歷代醫(yī)籍本草中的有關(guān)方藥中,從各地地方藥志以及對許多老中醫(yī)的采訪中,收集匯總出包括內(nèi)服、外治、植物、動物和礦物等2000多個治瘧方藥,然后精選出640個,編成《瘧疾單秘驗方集》,送交“523辦公室”。
然而不知為什么,《瘧疾單秘驗方集》并未引起有關(guān)部門的重視。屠呦呦等不到下文,只好自己去實踐。她從集子里篩選了一批方藥做鼠瘧的實驗,可惜試過一批又一批,效果都不行。其間,她也研究過青蒿,這時她已摸到了成功的大門,但也一度失之交臂。因為古人在古籍中只說青蒿驅(qū)瘧有效,并未說明青蒿入藥的是哪一部位,根,葉,還是莖?更沒說哪個地區(qū)、哪個季節(jié)的青蒿最好用,加之她擇取青蒿的范圍也十分有限,只能是北京藥店的現(xiàn)貨,因此實驗中她看到的是療效不穩(wěn),還有毒性。
這段時間,屠呦呦被調(diào)到海南瘧區(qū)實驗室工作半年。在那里,屠呦呦親眼目睹了瘧魔的猖獗。尤其腦瘧,一個壯勞力,病情發(fā)作起來立刻被擊倒。顯微鏡下,患者一滴血液中密密麻麻全是瘧原蟲,臨床稱之“滿天星”。這樣的患者很少能夠挺過來。屠呦呦深感醫(yī)藥工作者肩負責任的重大,決心要把這項工作進行到底。
1971年,越南戰(zhàn)爭進入最殘酷階段,同時國內(nèi)南方地區(qū)也有抗瘧的巨大需求。這一年年初,衛(wèi)生部、總后衛(wèi)生部和軍事醫(yī)學院等組織全國抗瘧隊伍在廣州召開抗瘧誓師大會。周恩來總理給會議發(fā)來電報,再次作出重要指示,要求加大研制抗瘧藥物的力度。全國抗瘧的高潮再次掀起。屠呦呦參加了這次大會,會后她的工作不僅得到有關(guān)部門的重視,而且允許她組建一個4人的科研小組,加大動物實驗的規(guī)模。
屠呦呦重整研發(fā)的思路。她想,為何歷代名醫(yī)稱道的好藥,諸如青蒿,今日眾人試之卻無明顯的療效?她再次埋下頭去,重讀一本本中醫(yī)古籍。當讀到東晉葛洪撰寫的《肘后備急方》時,其中一句話猛地提醒了她:“青蒿一握,水一升漬,絞取汁盡服之”。屠呦呦當即就想:浸泡、絞汁?干嘛不用水煎呢?是否害怕水煎的高溫或酶的作用,破壞了青蒿的療效?
屠呦呦就改用將溫度控制在60°C的乙醚冷浸法處理青蒿,然后將提取物注入染有鼠瘧的小白鼠體內(nèi),發(fā)現(xiàn)對鼠瘧的抑制率一下子有了明顯的提高。這結(jié)果讓屠呦呦非常興奮,證明低溫提取是保障青蒿療效的一大關(guān)鍵。隨后她進一步改用低沸點溶劑處理青蒿,得到的提取物療效更高更穩(wěn)。1971年10月4日,即在廣州會議后屠呦呦提取到191號(即191次實驗)藥物樣品時,所做的動物實驗,驚人地顯示出100%的抑制率。屠呦呦和她的科研組小組欣喜若狂。因為這意味著青蒿的提取物統(tǒng)統(tǒng)地殺死了鼠瘧原蟲,那它極可能也是人瘧原蟲的克星(注:鼠瘧和人瘧分屬不同的瘧疾原蟲)。
藥物的實驗必須要反復(fù)而又多方面地予以重復(fù)。當屠呦呦取來另一批青蒿生藥再做實驗時,不想?yún)s療效銳減。屠呦呦不得不從生藥學的角度仔細地研究青蒿。歷經(jīng)反復(fù)實驗,最后屠呦呦和她的科研小組發(fā)現(xiàn)青蒿藥材含抗瘧活性的部分是在新鮮的葉片里,而非根、莖部位;最佳的采摘時節(jié)是青蒿即將開花的時刻。
1972年3月8日,在南京全國抗瘧研究大會上,屠呦呦首次報告了她的實驗結(jié)果,全場振奮,有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)當即要求當年上臨床,也就是把藥用在人身上。
屠呦呦興高采烈地回到北京,滿以為勝利在望,不想一連串的麻煩在等著她。首先是在屠呦呦中午離開實驗室時,實驗室內(nèi)莫名其妙地著了一把大火,燒毀了很多設(shè)備。接著有人貼出大字報,公開聲稱屠呦呦實驗工藝有問題,青蒿提取物有毒,不可用于人類。有人背著屠呦呦,把不知從哪弄來的、帶有揮發(fā)性的東西喂給貓狗吃,讓軍代表看貓狗食后抽風的模樣,以證實屠呦呦所制藥物的危害性。
陰謀陷害,惡意攻擊,屠呦呦氣憤至極。她向院領(lǐng)導(dǎo)、黨組織、軍代表鄭重地立下“軍令狀”:“有毒?好,我親身驗毒,后果自負。但條件是:一旦證明此藥無毒,臨床的事情必須立即放行,否則就過了當年瘧疾發(fā)病的季節(jié)?!鳖I(lǐng)導(dǎo)同意了她的請求,但也奉勸她慎重。屠呦呦毅然住進醫(yī)院,勇敢地試服起臨床的劑量。她是一個病弱的女子,健康狀況欠佳,還有一個很小的孩子,但為了事業(yè),她不顧一切。
屠呦呦成為青蒿提取物第一位實驗者。在其感召下,科研組其他兩位同志也做起“自身驗毒”的實驗,結(jié)果全都安然無恙,人們這才無話可說,領(lǐng)導(dǎo)同意新藥臨床。
如此一番折騰,耽誤了赴海南瘧區(qū)臨床實踐的時間,等屠呦呦帶著她的抗瘧藥到達海南昌江時,已是1972年8月。
昌江是當時的一大瘧區(qū),當?shù)匾阅X瘧為首的惡性瘧疾已成不治之癥,數(shù)日內(nèi)便能致人死亡。屠呦呦用她的青蒿提取物,60天里對30例瘧疾患者做臨床觀察,其中既有本地人,也有外地人;既有間日瘧,也有惡性腦瘧。結(jié)果療效百分之百,用青蒿抗瘧的療法大獲成功。
找到良藥之后,屠呦呦并未停止工作。上大學時她讀西醫(yī)藥專業(yè),她認為必須要用現(xiàn)代的科技方法,查明青蒿提取物中那種有效單體的化學結(jié)構(gòu),那樣才能以化工的手段規(guī)模生產(chǎn)。同樣是在1972年,中科院生物物理所用當時最先進的“X—衍射法”,幫助屠呦呦確定了其青蒿提取物的立體化學結(jié)構(gòu):C15H22O5。這個分子式中不含氮(N)元素,這讓屠呦呦和她的同事們欣喜若狂。因為這意味著其青蒿提取物是完全不同于奎寧類藥物的新藥——中國醫(yī)藥工作者從祖國的醫(yī)學寶庫中,不僅發(fā)掘出一種抗瘧的良藥,而且還是一個全新的抗瘧藥,這是中國人的發(fā)明和創(chuàng)造。屠呦呦和她的同事們將這種無色針狀的晶體,命名為青蒿素。
北大教授饒毅認為,屠呦呦本人的一個關(guān)鍵作用是提出用乙醚提取青蒿,其提取物抗瘧作用達95-100%,這一方法的提出立即導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)青蒿的高效性。雖然青蒿素歷史上有很多爭論,但無異議的是:1)屠呦呦提出用乙醚提取,乙醚提取對于發(fā)現(xiàn)青蒿的作用和進一步研究都很關(guān)鍵;2)具體分離純化獲得青蒿素的鐘裕蓉,也無疑是屠呦呦課題組的成員;3)其他提取到青蒿素的小組是在公開會議上得知屠呦呦小組發(fā)現(xiàn)青蒿作用以后進行的。因此,饒毅認為,屠呦呦確實在青蒿素的發(fā)現(xiàn)過程中起了關(guān)鍵作用,她獲得2015年度諾貝爾獎是無愧的。如今,全球每年仍然約有四億人次感染瘧疾,青蒿素將無可估量地造福全人類。正如屠呦呦說的:“青蒿素是傳統(tǒng)中醫(yī)藥送給世界人民的禮物”。