主题：【整理重发】青蒿素的故事1 -- Silvia

青蒿素结构测定于1974年开始，主要在科学院的上海有机所和北京生物物理所进行。有机所的周维善1974年接受了中医研究院的协作要求，具体的结构测定工作由吴照华带着中医研究院来的倪慕云、刘静明和樊菊芬进行。青蒿素结构测定中的一个主要难点是如何在15个碳骨架中安排5个氧原子。研究组曾经考虑过这可能是一个过氧化合物，但过氧化合物不稳定的传统概念又否定了这一想法。后来在1975年4月的成都会议上，北京药物所的于德泉报告了鹰爪素是一个过氧化合物。上海药物所参加会议的李英回来后告诉了有机所的吴毓林。在此消息启发下，吴毓林第二天一上班，就在吴照华的实验室用青蒿素做了一个碘化钠的定性试验，证实了过氧基团的存在。在此基础上，吴照华又用三苯膦的方法作了过氧基团的定量分析，进一步确证了青蒿素是过氧化合物。随后根据光谱数据得出了青蒿素的片段结构，如内酯、3个甲基、4个次甲基等，并根据南斯拉夫Stefanovic从同一植物中提取的青蒿素B的结构，提出了一个初步的青蒿素结构模型。与此同时，生物物理所的梁丽收集了青蒿素的单晶X光衍射数据，并参考有机所的模型，在1975年的12月确定了青蒿素的相对构型。而青蒿素的绝对构型也于1979年由生物物理所用反常X光衍射分析最终确定。

周维善

吴毓林

青蒿素是含过氧基团的倍半萜内酯，其分子结构为一过氧桥被一个环状结构所保护，分子式为C15H22O5。这种结构以前从未在天然化合物中发现过，也与已有的抗疟药物完全不同，完全没有含氮杂环。青蒿素神奇的抗疟作用的关键就在于过氧桥。疟原虫破坏人体的红细胞，体内含大量的铁。青蒿素能被疟原虫体内的铁所催化，其结构中的过氧键裂解，产生自由基。自由基与疟原虫蛋白发生络合，形成共价键，使疟原虫蛋白失去功能，从而导致疟原虫死亡。这是一个全新的抗疟机理，因此能有效地杀灭已经对奎宁类药物产生抗药性的疟原虫。

青蒿素的化学结构

含过氧桥的化合物在以往的药物研究中从未引起过人们的注意，因为这种结构非常不稳定，暴露在空气中就会分解，更别提进入人体发挥药效了。但青蒿素结构的神奇之处在于，它的过氧桥是被一环状结构保护着，使其足够稳定地进入人体，发挥作用后又能很快地分解掉，从而减少疟原虫产生抗药性的可能性。我们不得不由衷地惊叹大自然的精妙绝伦。这也是中草药和动植物药学的独到之处。人脑的凭空想象是远不能与自然的神奇相媲美的，要不怎么说，真实的社会生活远比最好的小说还要精彩。青蒿素的研究开启了一扇神奇的大门，极大地开阔了药物研究的视野。这类化合物除了对疟疾、血吸虫等寄生虫病有效外，还有免疫抑制的作用，有望用于红斑狼疮、类风湿等病症的治疗，并且近年来在抗肿瘤方面也有了比较乐观的结果。

成也萧何，败也萧何。青蒿素的环状结构保护了过氧桥的稳定，但也造成青蒿素难溶于水和油，不易制成适当的剂型，使用不方便，生物利用率低。因此，在弄清楚青蒿素的分子立体结构以后，5.23协作组提出了新的科研课题，对青蒿素结构进行化学修饰，研制功效更好的第二代青蒿素类药物。

上海药物所在1976年就开始了改造青蒿素的工作。经过各种药理试验，李英合成了脂类、醚类、碳酸脂类三种青蒿素衍生物。它们的抗疟活性均比青蒿素高。经临床研究证实，其中的蒿甲醚不仅保持了青蒿素原有的高效、速效、低毒的特点，而且能使复发率有所降低(约8%)，在治疗抗氯奎恶性疟和凶险型疟疾方面具有确切的疗效。更重要的是它油溶性很大，可以制成针剂，对抢救危重疟疾病人非常有利，蒿甲醚于1981年通过鉴定，1995年载入国际药典，现已被世界卫生组织列为治疗凶险型疟疾的首选药，并且为日后研制的更加高效的抗疟新药——复方蒿甲醚，提供了坚实的基础。

李英

广西桂林制药厂于1977年5月21日开始做青蒿素的结构改造。研究人员发现可以把十位羰基还原成羟基，变成还原青蒿素，在此基础上可以进一步制成酯和醚，也可以做成碳酸基青蒿素。5.23协作组把桂林制药厂开发的13个衍生物拿到广西医学院做药效筛选，同时在广西寄生虫研究所做临床试验。经过筛选和临床试验发现，刘旭发明的804衍生物（以其室验室命名）可解决水溶性的问题，且疗效提高5倍，这就是青蒿琥酯。

刘旭

中医研究院1985年开始以还原青蒿素为基础，按一类新药评审要求，将其完善成双氢青蒿素，于1992年7月获得新药证书。双氢青蒿素抗疟疗效高于青蒿素10倍，能以口服途径给药，而且复燃率明显降低。通过临床比较，口服双氢青蒿素片杀虫速度能赶上静脉注射的青蒿琥酯，优于肌肉注射的蒿甲醚。

此外，青蒿素的衍生药物还包括WHO与美国军方合作研制的蒿乙醚，和香港科技大学Haynes研制的青蒿砜等。这些虽与5.23项目协作组没有直接的关系，但都是在中国公开青蒿素的相关研究成果以后，以此为基础所开发的单方类青蒿素药物。

青蒿素来源于中草药，生产基本上依靠人工栽培。从种植青蒿，提取青蒿素到最后制得成药，整个生产周期长达14个月。除了产量难以满足需求，质量难以控制外，青蒿素的价格也远高于传统抗疟药物。对生活在疟疾肆虐的贫穷地区的患者来讲，这几乎是一个致命的弱点。很自然，大家都想到了人工合成。就象当年在弄清楚了奎宁的化学结构和作用机理的基础上，人工合成了各种衍生物，从而实现快速廉价的工业化大生产。

青蒿素的结构十分奇特，15个碳原子中7个具有手性，过氧以内型的方式固定在两个四级碳上而成‘桥’，因此这一结构的人工化学合成极具挑战性。由于化学结构已公开发表，西方大制药公司以雄厚的实力，在青蒿素的化学合成方面迅速超越了中国。瑞士罗氏药厂的Schmid和Hofheinz在1982年最先完成了青蒿素的全合成：反应以异薄勒醇为原料，保留原料中的六元环，环上三条侧链烷基化，形成中间体，最后环合成含过氧桥的倍半萜内酯。反应经13步完成，总产率为2.1%。上海有机所周维善领导的研究组则在1983年完成了青蒿素的半合成：由青蒿酸为起点，经烯醇甲酮酸甲共8步完成人工合成青蒿素。虽然仍然依赖青蒿的种植，但由于青蒿叶中青蒿酸比青蒿素多十倍，这不失为一种权宜之计。但目前的化学合成方案都技术难度大，产率低，没有工业化的价值。

除了化学合成，研究人员还想到了遗传工程。2006年美国加州大学伯克利分校的Keasling等人将黄花蒿中新发现的一种完成青蒿酸合成的酶的基因植入酿酒用的酵母菌，酵母便能制造出青蒿酸来。结合半化学合成法，这一新方法为最终实现青蒿素的全工业化生产展现了一线曙光，但真正的运用还有待时日。

另外，美国和印度的制药厂从青蒿素过氧基杀疟机制中得到启示，正在人工合成含过氧基的化合物。其中如何平衡过氧基的稳定性和药物的水溶性是一个十分有挑战性的难题。目前比较有潜力和代表性的是OZ-277和DB289。但它们都未能通过临床二期试验，仍然需要做大量工作。

疟原虫的抗药性是所有抗疟药绕不过去的话题，青蒿素也不例外。过去的经验显示，疟原虫产生抗药性的速度出乎人们意料地迅速，磺胺胍嘧啶、氯奎分别在广泛使用5、6年后便因产生抗药性而疗效大幅降低。具有全新化学结构和作用机理的青蒿素的前景会怎样呢？

有的学者认为：青蒿素不同于化学合成药物，是从天然植物中提取，半衰期极短，不会促进抗药性产生。从历史的角度来看，植物中提取出来的奎宁直到今天还是比较有效的抗疟疾药物。而氯奎、甲氟奎等化学合成药目前已经产生了极大的抗药性。由此可推想，青蒿素的使用寿命不会短于奎宁。中国从1981年开始大量使用青蒿素类药物，越南从1990年也开始大量使用。直到今天，还未观察到疟原虫产生抗药性的明确证据。按照通常理论，一个药物使用10年后没有明显的抗药性，表明其产生抗药性是比较难的，更何况青蒿素迄今已经使用了超过25年。

但另一方面，2005年发表在著名医学杂志《柳叶刀》上的一篇文章报道了，在法属几内亚和塞内加尔的受试者的血样中发现了疟原虫已经对青蒿素类药物产生抗药性的迹象。而伦敦大学的研究也表明，只须改变一个氨基酸，疟原虫就能对青蒿素产生完全的抗药性。这大大加重了人们的担心。

不管怎么样，小心总不是坏事，特别是对青蒿素这么重要的最后防线来说。一旦青蒿素类抗疟药因抗药性而失去作用，人们对于那些徘徊在生死边缘的患者将无计可施。此外，在找到新的药物或免疫方法之前，人类还指望青蒿素能够多坚守一段时间。

复方是克服或延缓抗药性产生的有效方法。军事医学科学院微生物流行病研究所的周义清和宁殿玺率先将蒿甲醚和本芴醇配伍使用，在组方配比上进行大量试验，最终研制出首个固定配比的青蒿素类复方抗疟药——复方蒿甲醚。本芴醇也源于5.23项目，是周义清的同事邓蓉仙、滕翕和等人在70年代初开发的一个新化学结构药，具有半衰期长，杀虫彻底的优点，但易产生抗药性。蒿甲醚和本芴醇的组合不仅扬二者之长，避二者之短，而且大大延缓了疟原虫抗药性产生。

周义清（二排左1）和宁殿玺（三排左6）。读者也许还能辨认出本文前面提到的张剑方、周克鼎、施凛荣、罗泽渊、黄衡、李英、吴毓林等老前辈。

目前，青蒿素类复方抗疟药还有广州中医药大学推出的双氢青蒿素与哌奎复方、军事医学科学院研发的青蒿素与萘酚奎复方、以及上海寄生所研究的青蒿琥酯与咯萘啶复方。国内企业也在此方向积极跟进，比较有名的产品有昆明制药的Arco（青蒿素和萘酚奎），华立的阿特健和科泰复（双氢青蒿素和哌奎），通和制药的安立康（双氢青蒿素和哌奎）和桂林南药的青蒿琥酯与阿莫地奎或乙嘧啶-周效磺胺 SP组成的复方。在国外，法国赛诺菲公司与被忽视药物研发行动(DNDi)组织联合开发了青蒿琥酯与阿莫地奎的固定比例复方药物，韩国企业也正在开发青蒿琥酯和咯萘啶的复方。需要指出的是，这些与青蒿素复方的化学合成药物中，除阿莫地奎和周效磺胺是五十年代开发的外，哌奎、咯萘啶、萘酚奎和本芴醇一样，都是青蒿素的表兄弟，源于5.23项目的成果。

四十年前开始的5.23抗疟研究协作项目，发现了当前全球最有效的治疗和控制疟疾的药物，创造了中国医药史上闪亮的一页。青蒿素类抗疟药就象一道坚实的城墙，让人类在与疟疾的斗争中，暂时保住了一个安全的立足点，为新药品和新方法的诞生争取了宝贵的时间。（完）