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知情者:中国人发现抗疟新药青蒿素的经过

上一篇 / 下一篇  2010-09-21 10:17:00

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始于1964年的越南战争,由于疟原虫对一些常用抗疟药已产生抗药性,战争双方死于恶性疟的士兵,在数量上大大超过战争中的伤亡人数。当时的越南领导人为此向中国方面求援。中方于1967523日,授权中国人民解放军总后勤部、中国国家科学技术委员会、中华人民共和国卫生部、中华人民共和国化工部、国防科委、中国科学院和医药工业总公司共同组成五二三领导小组,负责组织其下属机构进行研究,立项名称为五二三项目,周恩来总理亲自过问。尽管当时正值文化大革命,正常工作受到严重干扰,但是五二三领导小组仍然动员了全国六十余个单位约五百名各种专业的科研人员,组成各个专业协作组,充分利用国内的仪器设备,形成一个多学科紧密联系、团结互助和工作有序的科研团队。

五二三项目的主要任务是“寻找用于预防和治疗热带地区抗药性恶性疟的抗疟新药”。“全国五二三办公室”建议从两方面筛选新药,一是化学合成新的抗疟药,一是从调查传统的中药和民间草药常用的抗疟药着手,并分别成立了两个协作组,中医中药专业组就是其中之一,试图通过传统中药或民间草药寻找符合要求的抗疟新药。这就是中国人从中药青蒿中发现抗疟新药青蒿素的历史背景及其科研团队的组织情况[张剑方,《迟到的报告五二三项目与青蒿素研发纪实》,羊城晚报出版(2006)(以下简称“张剑方《迟到的报告》”),511]

发现青蒿素不同于发现一般的天然化合物,因为青蒿素的价值是在它的化学结构的新颖性和由此而具有独特的抗疟特性和无抗药性的优点。上世纪七十年代初期,中国和当时的南斯拉夫科学家不约而同地在进行黄花蒿(Artemisia annuaL.)天然化合物的研究,都得到了相同分子式C15H22O5和分子量的化合物,但是南斯拉夫科学家定错了其化学结构[Jeremic, D., Jokic, A. and Stefanovic, M., New Type of Sesquiterpenen Lactone isolated from Artemisia annua L.Ozonide of Dihydroarteannuin, presented at the 8thInt. Symp on Chemistry of Natural Products, New Delhi (1972) 222 (Posted by Gong Wai Lihm江威廉on http://panyutiger.blogspot.com/ at the time of May 3, 2008)]。实际上,黄花蒿就是中药抗疟药青蒿的原植物。当时正值文化革命,中国科学家完全不知道南斯拉夫的工作。1986年 其中一位南斯拉夫科学家访问中国时说,“即使我们给出正确的化学结构,我们也不会将它开发为一个抗疟药”,因为在南斯拉夫没有用黄花蒿治疗疟疾的经验。所 以中国科学家不但发现了一个新的天然化合物并鉴定了其化学结构,更重要的是在中医治疗疟疾的基础上发现了一种新型的抗疟药。所以研究和评价青蒿素发现的历 史时,不能像人们一般对待发现天然化合物那样,只将功劳归给第一个分离出该化合物的人,而应该包括对分离出有效结晶、化学结构鉴定和肯定其临床抗疟特性作 出主要贡献的人。

 

一、抗疟新药青蒿素在中国发现的经过

  1969年, “全国五二三办公室”邀请在北京的卫生部中医研究院中药研究所参加“中医中药专业组”。中医研究院中药研究所指定屠呦呦担任化学研究室“五二三组”的组 长,组员是余亚纲。屠呦呦以研究胡椒提取物作为起点,由中国人民解放军军事医学科学院配合其进行药理试验,但是胡椒提取物最后由于效果不佳而停顿下来[张剑方《迟到的报告》,p.16]

1970年,屠呦呦被调去搞人事专案调查,余亚纲留在组内继续工作,“全国五二三办公室”派顾国明(军科院)到中药所和余亚纲合作。他们一起收集传统中药和民间草药治疗疟疾的单方和复方时,发现在最常见用于治疗疟疾的植物性中药中,青蒿出现的频率最高。他们将北京商品青蒿(植物黄花蒿Artemisia annuaL.的地上部分)制成乙醇提取物,在军科院进行动物试验,其鼠疟抑制率为60-80%[张剑方《迟到的报告》,16],据知情人说,曾经高达90%。余亚纲将此结果向组长屠呦呦和所领导做了详细汇报。不久,余亚纲被调离北京去接受新任务,顾国明因此也就回到军科院,他们的研究未及深入进行就被中断了。

1971年屠呦呦回到组内工作,放弃胡椒提取物的研究,带领组员钟裕蓉重复余亚纲和顾国明青蒿抗疟作用的研究,郎林福负责动物原虫抑制率试验。但是所得的提取物的抑制率不稳定。屠呦呦经过多种提取条件的比较,并参考了中医文献葛洪(东晋,281-341).《肘后备急方》用鲜汁的记载,降低了提取温度,用乙醇冷浸法低温回收,得到的提取物其鼠疟抑制达到95[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》,化学工业出版社,20091,(以下简称“屠呦呦,《青蒿及青蒿素类药物》”),p.35]。但乙醚低温提取法得到的提取物的中性部位更有效,其鼠疟和猴疟的抑制率均达到100%,结果的重现性也好,时间是在197110[屠呦呦,《青蒿及青蒿素类药物》,“青蒿素的发现”及p.3436]

19723月,屠呦呦作为中医研究院中药研究所的代表,在“全国五二三办公室”主持的中医中药专业组会议上报告了上述研究结果,引起全体与会者的关注。参与五二三项目的云南省药物研究所和山东省中医药研究所的人也开始着手利用当地的植物资源,分别开展分离有效单体的研究。

1972810月中药研究所对乙醚提取物中性部位进行了临床前毒性试验和少数健康志愿者试服后,在海南昌江开展临床试验,屠呦呦参加了这次临床试验,共收治了9例恶性疟患者和12例间日疟患者。在“全国五二三办公室”的协调下,解放军302医院也用乙醚提取物中性部位在北京进行9例间日疟临床试验。两次临床试验共观察了30例患者(21例间日疟,9例恶性疟)。屠呦呦在其书中记载30例均为治愈或有效(屠呦呦,《青蒿及青蒿素类药物》p.39),但根据中药所原始资料,恶性疟9例中,7例有效,2例无效[中医研究院中药所523临床实验小组,91临床验证小结(见张剑方《迟到的报告》,p.17及注13]

屠呦呦及其组员在青蒿素提取物中性部位的鼠疟试验和临床取得了良好的结果,为后来青蒿素的发现迈出了重要的一步。倪慕云参加屠呦呦科研组后,设计了色谱柱分离的前处理,即将青蒿乙醚提取物中性部分和聚酰胺混匀后,用47%乙醇渗滤,渗滤液浓缩后用乙醚提取,浓缩后的乙醚提取物的抗疟作用进一步提高,但是试图用氧化铝柱层析方法分离,没有得到任何固体成分。

197212月年底[张剑方《迟到的报告》,p.18;中医研究院中药研究所《中药青蒿的抗疟研究(1971-1978)》,“前言”],钟裕蓉认为用硅胶柱代替氧化铝柱分离中性化合物更为合适,以石油醚和乙酸乙酯-石油醚溶液进行梯度洗脱,最先得到含量大的方形结晶,编号为“结晶I”;随后洗脱出来的是针形结晶,编号为“结晶II”,这种结晶含量很少;再后得到的另一种针形结晶,编号为“结晶III”。经鼠疟试验证明,“结晶II是唯一有抗疟作用的有效单体。以后,中药所向“全国五二三办公室”汇报时,将抗疟有效成分“结晶II”改称为“青蒿素II”。钟裕蓉和她的助手崔淑莲分离到“结晶II”时是1972年年底,当时,屠呦呦并没有在北京,由倪慕云代理组长。

中 医用中药青蒿治疗疟疾的经验,为中药研究所的科研人员提供了重要的线索,使得余亚纲和顾国明走出关键的第一步,屠呦呦和钟裕蓉在此基础上分离到了其中性有 效部位,并经过临床试验,证明了这个有效部位对间日疟和恶性疟都有治疗效果,又迈出了重要的第二步,钟裕蓉在倪慕云改进柱前处理的基础上,用硅胶柱层析成 功地分离出青蒿的唯一有效单体“青蒿素II”,迈出了最重要的第三步。他们都是对发现抗疟新药青蒿素作出重要贡献的人。

七十年代时,中药研究所多数人都知道发现“青蒿素II的经过,但屠呦呦作为组长,从来没有如实地向外界介绍“青蒿素II发现的经过。外界都认为屠呦呦是青蒿素的发现者,因为她是组长,代表中药所参加全国会议,又是青蒿乙醚提取物中性有效部分的主要发现者。随着青蒿素越来越被国外所知,屠呦呦在接受国内外采访时和在她2009年出版的著作-《青蒿及青蒿素类药物》中,都将发现青蒿素及其抗疟作用完全归功于她一个人,说她是“青蒿素第一发明人”[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》,序言三],是她“从中药青蒿中成功发掘出青蒿素”[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》,作者简介],是她“1972118日分离提纯得到抗疟有效单体,命名为“青蒿素”[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》,前言]。事实是,中药研究所钟裕蓉197212月从黄花蒿中分离到有效单体“青蒿素II”;19734月,云南药物研究所罗泽渊从昆明的大头黄花蒿和四川重庆的黄花蒿中分离到有效单体“黄蒿素”;197311月山东省中医药研究所魏振兴(已故)从山东泰安地区的黄花蒿中分离到有效单体“黄花蒿素”[张剑方《迟到的报告》,p.53]。这三个研究所都分别将从黄花蒿中得到的唯一有的抗疟作用的结晶进行了鼠疟和初步临床试验,后来经过化学结构鉴定,证实三种有效单体都是同一化合物,于中国药典(2000年版)才统一按中药青蒿的名称正式称之为“青蒿素”。

屠呦呦既不是最先发现青蒿提取物抗疟作用的人,也不是首先分离到抗疟有效单体“青蒿素II”的人,这些研究成果也不是在她指导下取得的,因此将功劳全归给她一人,不但是不公平和不合理的,更是与历史事实不符的。

二、青蒿素临床抗疟疗效的认定

1973910月屠呦呦的科研组将“青蒿素II用于治疗8例海南岛昌江地区疟疾患者,但没有得到预期的结果。根据他们的原始报道,5例恶性疟患者(片剂,总剂量4.5克),仅1例有效,2例患者因出现心脏期前收缩而停止用药,2例患者无效。3例间日疟患者(胶囊,总剂量33.5克),2例治愈,1例有效[中医研究院中药研究所《中药青蒿的抗疟研究(1971-1978), p.27]。屠呦呦并没有正视这样一个不理想的临床结果,认为5例病人疗效不理想是“片剂崩解度有问题”,却没有拿出片剂崩解度不佳的数据[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》,p.43]。事实是,由于北京的黄花蒿中“青蒿素II”含量低,混有“结晶I”,这个情况组内是知道的,但是屠呦呦并没有查找“青蒿素II“的纯度和疗效不佳以及副作用之间的关系,在她的著作中完全回避提到“青蒿素II“的纯度问题,而且不谈恶性疟患者的疗效,并认为“青蒿素单体胶囊临床疗效验证结果证明青蒿素即为青蒿抗疟的有效成分”[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》,p.41p.43],就是说只需3例间日疟患者服用胶囊的疗效,就可以证明青蒿素的全部疗效了。

19745月,山东省中医药研究所和山东寄生虫病研究所的研究人员在山东巨野县用黄花蒿素治疗19例间日疟,疗效好,无明显毒副反应[张剑方《迟到的报告》,p.53]

19749月云南临床协作组拟在云南凤庆和云县用“黄蒿素”治疗疟疾患者。由于当地很难收到恶性疟患者,在全国和地方的“五二三办公室协调下,由云南药物研究所陆东伟提供“黄蒿素”,委托广州中医学院李国桥小组,在恶性疟流行的云南耿马和沧源收治病人。李国桥在治疗脑型疟方面经验丰富。19741012月,他和云南临床协作组用“黄蒿素”共同观察了前3例恶性疟患者疗效出乎意料地显著。以后李国桥小组继续进行临床试验,共治疗愈了18例患者,其中14例恶性疟(3例凶险型疟疾,其中1例是孕妇),4例间日疟。“黄蒿素” 疗效显著,而且优于氯喹,其特点为在治疗抗药性恶性疟、抢救凶险型疟疾具有速效,近期疗效高、低毒副作用、无抗药性,但复发率高,这是对黄蒿素治疗热带地区有抗药性恶性疟的疗效、毒副作用作出的基本评价,肯定了黄蒿素速效高疗效低毒的特点[张剑方《迟到的报告》,p.27-32],这也正是全世界疟疾患者所期待的一代新抗疟药。

中医研究院中药研究所在黄花蒿抗疟有效部位和有效单体的研究上曾经领先于其他单位,但在用“青蒿素II的临床试验上只得到3例间日疟和1例恶性疟的阳性结果。实际上,山东省中医药研究所和山东省寄生虫病研究所用“黄花蒿素”治疗19例间日疟和广州中医大学李国桥小组用云南药物所的“黄蒿素”治疗临床14例恶性疟和4例间日疟,才最终完成了对青蒿素临床抗疟疗效特点的认定。这也是全国大协作使青蒿素的抗疟研究得以迅速取得成果的最好说明。

三、青蒿素化学结构鉴定的经过

屠呦呦的小组先后在北京医学院林启寿教授(已故)和中国医学科学院药物研究所梁晓天教授(已故)的指导下,用分离到的青蒿素进行过元素分析、红外光谱质谱、核磁和部分化学反应的研究,分子中没有氮原子,推测此化合物是一种具有倍半萜结构的新型的抗疟药。由于研究力量和仪器设备薄弱,难以单独完成全部结构鉴定研究,因此和上海有机化学所协商。经“上海地区523办公室”协调,由周维善教授主持,吴照华和吴毓林负责,并同意中药所派一人参加。自19742月起,中药所先后派出倪慕云、刘静明和樊菊芬到上海,短时期和有机所的研究小组共同工作。屠呦呦本人没有参加有机所的研究。尽管这些工作是在上海有机所进行,但是梁晓天教授也为青蒿素的结构研究做了很多贡献,并通过屠呦呦和她组员的通话,为上海的研究提出参考意见。

1974-1975年在有机所的主持下,研究了青蒿素一系列的化学反应,其中最有价值的四组反应,一是与碘化钠作用生成碘的颜色反应和三苯磷的还原反应证实青蒿素中过氧基团的存在二是用盐酸羟胺反应和氢氧化钠滴定证明青蒿素有一个内酯基团三是NaBH4可将其内酯基还原成半缩醛,而保留过氧基团不变,这个产物开始称其为“还原青蒿素”,在青蒿素的化学结构确定后,才称之为“双氢青蒿素”;四是青蒿素的氢化反应,用钯-碳酸钙催化,生成脱氧青蒿素。这些化合物为以后的构效关系研究和青蒿素衍生物的制备奠定了基础[刘静明、倪慕云、樊菊芬、屠呦呦(北京中医研究院中药研究所)、吴照华、吴毓林、周维善(中国科学院上海有机化学研究所),青蒿素(Arteannuin)的结构和反应,化学学报1979,37(2):129143]

在 红外光谱、核磁共振氢谱,质谱、圆二色谱数据和化学反应的基础上,有机所的专家推定出青蒿素的部分结构。有趣的是吴毓林得知中国医学科学院药物研究所研究 的鹰爪甲素(另一个含有过氧基结构的抗疟单体)化学结构受到启发,吴照华和吴毓林用化学反应证实了青蒿素的过氧桥结构。但是由于青蒿素的特殊结构,很难确 定分子中的碳原子和氧原子的链接。为了能够准确地确定分子中的碳、氧原子以何种方式相连成骨架,北京中药所求助于中国科学院生物物理研究所,屠呦呦为他们 提供了合乎要求的结晶,李鹏飞(已故)和梁丽等用单晶衍射法证实了青蒿素的化学结构和相对构型,接着该所又在精细地测定反常散射强度数据的基础上确定了青 蒿素的绝对构型[中科院生物物理所抗疟药青蒿素协作组,青蒿素晶体结构及其绝对构型,中国科学,1979(11):11141128],时间是19751130[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》,p.44]

青蒿素化学结构研究说明,青蒿素之所以在临床上有如此重要的价值,首先在于其化学结构的新颖性—是一种完全不含氮原子的倍半萜内酯,其分子内具有过氧基和与之相连的“醚链”,其顺序为O– C– O– C– O– C– O– O–C这种特殊结构,可能就是其分子产生抗疟作用的部位[李英,虞佩琳,陈一心,李良泉,盖元珠,王德生,郑亚平.青蒿素类似物的研究I.还原青蒿素的醚类,羧酸酯类及碳酸酯类衍生物的合成.药学学报, 1981,16(6): 429-439]

屠呦呦在她的书中声称,“青蒿素经硼氢化钠还原得到的化合物,即为屠呦呦于1973年首创的青蒿素衍生物双氢青蒿素,由此也确证青蒿素结构中羰基的存在[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》,p.187]。根据1975年她的组员在一份题为“中药青蒿的抗疟研究”的报告中的描述,青蒿素“经Zn(BH4)2KBH4AlLiH4还原,,主要产物均为白色结晶,IR原有的羰基峰消失,出现羟基峰,可以乙醯化”[中医研究院中药研究所,《中药青蒿的抗疟研究》,197511]。说明他们并没有用过NaBH4为还原剂,也没有对不同的还原剂得到的产物进行结构比较,甚至直至写这份报告时,也没有给这些化合物命名。事实是,用NaBH4为还原剂的反应和反应产物双氢青蒿素的研究是上海有机化学研究所吴毓林在1975年做的,本来称其为“还原青蒿素”,青蒿素化学结构于1975年得到确定之后,“还原青蒿素”的化学结构才得以确定,并改称“双氢青蒿素”。因此,屠呦呦说的“1973年她首创了双氢青蒿素的这种说法是完全没有根据的。

四、早期公开发表的有关青蒿素化学结构的重要文献

现将早期公开发表的有关青蒿素化学结构的重要文献介绍如下:

(1)青蒿素结构研究协作组,一种新型的倍半萜内酯-青蒿素,科学通报,197722(3):142(中文)

这篇论文是由中药所的人执笔,综合了以下三篇论文的研究结果,卫生部批准发表,但当时出于保密的原因,没有发表其抗疟作用。

(2)刘静明、倪慕云、樊菊芬、屠呦呦(北京中医研究院中药研究所)、吴照华、吴毓林、周维善(中国科学院上海有机化学研究所),青蒿素(Arteannuin)的结构和反应,化学学报1979,37(2):129143(中文,英文摘要)

这篇论文是由有机所周维善教授执笔。屠呦呦没有参加有机所的工作,但中药所因为她是组长,要求将她的名字列入。

注:屠呦呦却在她书中引用这篇参考文献时,将樊菊芬、吴照华、吴毓林、周维善的名字都删掉,只剩下刘静明、倪慕云、屠呦呦三个人的名字[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》p.144]

(3)中科院生物物理所抗疟药青蒿素协作组,青蒿素晶体结构及其绝对构型,中国科学,1979(11):11141128(中文)和Qinghaosu Research Group of Institute of Biophysic, Crystal Structure and Absolute Configuration of Qinghaosu, Scientia Sinica1980,23(3)380-396(英文)

青蒿素的相对构型和绝对构型最后是生物物理所完成的,但是其中有一些内容在待发表时已在第一篇论文中做了介绍,并在第二篇论文中引用了。

(4) China Cooperative Research Group on Qinghaosu and Its Derivatives as Antimalarials*Chemical Studies on QinghaosuArtemisinin),Journal of Traditional Chinese Medicine, 1982,2(1):3-8(英文)

*主要研究单位:(1)中医研究院中药研究所;(2)中国科学院上海有机化学研究所,生物物理研究所

注:屠呦呦曾经在她引用的参考文献中,将主要研究单位改写成“屠呦呦”或“Tu Youyou”[屠呦呦《青蒿及青蒿素类药物》p.69,140,190],将她自己变成唯一的作者。

 

当时在中国,中国学者发表论文,个人署名常被认为是追求名利,因而青蒿素的一些重要论文都是用协作组的名义发表。1978年开始,又恢复个人署名。但是由于青蒿素的研究工作涉及的单位和人太多,所以一些重要的论文还是用协作组的名义发表。屠呦呦可能曾经参加过上述论文的部分工作,但可以肯定,她一个人不可能完成上述任何一篇论文的全部工作。

只 要回顾一下这个新抗疟药发现的历史过程,人们就可以看出,任何一个单位或一个人都无法单独完成上述研究工作的全过程,那末为什么一定要将全部功劳归属于某 一个个人呢?事实是,中国各方面专业的科学家在不同的研究阶段发挥了各自不同的作用,如同经历了一个科研接力赛的过程,才最后完成了发现抗疟新药青蒿素这 一历史性创举。

 

*本文是知情者所写,是他们用口述历史研究中国人发现抗疟新药青蒿素的历史的一个重要组成部分。由于多数曾参与青蒿素研究的科学家已经退休,并分散居住在国内外,有的已经去世。笔者希望能从一些原始实验记录和有关文件查找根据,但是目前还很难做到。经过了将近40年,一些知情人或是对往事已经记忆模糊,或是不愿为世事所扰。我们热切地希望任何了解情况的人能帮助我们使文章内容更符合历史事实。

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iou的个人空间 引用 删除 iou   /   2010-09-25 09:19:16
世界真大,不断学习中,谢谢!
 

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