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治疗疟疾的药物发现及发明人

时间:2015-08-06 22:12:27      阅读:2678      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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屠呦呦,女,1930年12月30日生,药学家,中国中医研究院终身研究员兼首席研究员,青蒿素研究开发中心主任。1980年聘为硕士生导师,2001年聘为博士生导师。多年从事中药和中西药结合研究,突出贡献是创制新型抗疟药———青蒿素和双氢青蒿素。2011年9月,获得被誉为诺贝尔奖“风向标”的拉斯克奖。这是中国生物医学界迄今为止获得的世界级最高级大奖。

1930年12月30日,生于浙江省宁波市;1948年,进入宁波效实中学学习;
1950年,进入宁波中学就读高三;
1951年,考入北京大学医学院药学系;
1955年,毕业于北京医学院(后改名为北京医科大学,现为北京大学医学部)药学系;
1955年,分配在卫生部中医研究院(现中国中医科学院)中药研究所工作至今;
1959-1962年,参加卫生部全国第三期西医离职学习中医班;
1979年,任中国中医科学院中药研究所副研究员;
1985年,任中国中医科学院中药研究所研究员。

1958年,被评为卫生部社会主义建设积极分子;
1978年,青蒿素抗疟研究课题获全国科学大会“国家重大科技成果奖”;
1979年,青蒿素研究成果获国家科委授予的国家发明奖二等奖;
1984年,青蒿素的研制成功被中华医学会等评为“建国35年以来20项重大医药科技成果”之一;
1987年,被世界文化理事会授予阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖状;
1992年,双氢青蒿素被国家科委等评为“全国十大科技成就奖”;
1997年,双氢青蒿素被卫生部评为“新中国十大卫生成就”;
2009年,获第三届(2009年度)中国中医科学院唐氏中药发展奖;
2011年9月,青蒿素研究成果获拉斯克临床医学奖。
拉斯克奖是美国最有声望的生物医学奖,也是世界上最有声望的大奖之一,是仅次于诺贝尔生理或医学奖的大奖。屠呦呦获得的拉斯克临床医学奖是中国生物医学界迄今为止获得的世界级最高级大奖。
拉斯克奖设有四个奖项:基础医学奖、临床医学奖、公共服务奖和特殊贡献奖。屠呦呦获得的是临床医学奖,获奖理由是“因为发现青蒿素——一种用于治疗疟疾的药物,挽救了全球特别是发展中国家的数百万人的生命”。

疟疾是种严重危害人类生命健康的世界性流行病。据世界卫生组织(WHO)报告,全世界约数10亿人口生活在疟疾流行区,每年2亿余人患疟疾,百余万人死于疟疾。因疟原虫对喹啉类药物已产生抗药性,所以,疟疾的防治重新成为世界各国医药界的研究课题。60年代以来,美、英、法、德等国花费大量人力和物力,寻找有效的新结构类型化合物,但始终没有满意的结果。我国是从1964年重新开始了对抗疟新药研究,至1967年,又组织全国7大省、市全面开展这项工作。从中草药中寻找抗疟新药一直是整个工作的主流,但是,通过对数千种中草药的初步筛选,却没有任何重要发现。
就在国内外都处于困境的情况下,1969年2月,屠呦呦接受了中草药抗疟研究的艰巨任务。她首先从收集整理历代医籍、本草、地方药志的单、验方入手,还走访当时中医研究院内老中医专家,搜集建院以来的有关群众来信,整理了一个从2000余方药中选编的以640种药物为主的抗疟方药集,并且在此基础上,进行实验研究,组织鼠疟筛选。然而,筛选的大量样品,均无好的苗头。不久,屠呦呦服从组织安排,到海南岛疟区实验室工作半年之久,回北京后,由于种种原因工作难以开展。1971年,抗疟队伍再次在广州召开专业会议,周恩来总理对此作了重要指示。屠呦呦也参加了这次会议,并肩负新的任务回到北京,组织力量成立课题组,投入了新的攻关研究。
这次,在重新考虑对一些基础比较好的药物进行复筛时,她又系统查阅有关文献,特别注意在历代用药经验中吸取药物合理提取方法的线索,以寻找突破口,东晋名医葛洪《肘后备急方》中称,有“青蒿一握,水一升渍,绞取汁服”可治“久疟”。她细细琢磨这段记载,觉得里面大有文章。屠呦呦根据这条线索,改进了提取方法,采用乙醇冷浸法将温度控制在60℃,所得青蒿提取物对鼠疟效价有了显著提高;接着,用低沸点溶剂提取,使鼠疟效价更高,而且趋于稳定。
当时正是“文化大革命”的非常时期,政治冲击一切。在这样的环境下,屠呦呦等人仍不受任何干扰,日以继夜地埋头于实验室,反复进行抗疟实验研究,终于在1971年10月4日,即广州会议后的第191次实验(先后筛选方药200余种)中,获得了青蒿抗疟发掘的成功。青蒿提取物对鼠疟原虫抑制率达100%,她又把青蒿提取物分为中性和酸性两大部分,并发现中性部分抗疟效价高而毒副作用低,酸性部分无效而毒性大。在确证中性部分为青蒿抗疟有效部分后,又进行猴疟实验,取得同样满意的效果。
此后,她又进行了深入的药理、毒理研究,为确保用药安全她还亲自试服。在这种情况下,屠呦呦于1972年8-10 月,偕同有关医务人员携药赴海南昌江地区试用,从间日疟到恶性疟,从本地人口到外地人口,首次取得30例青蒿抗疟的成功。1973年,又在同一地方首次试用青蒿素单体,肯定其抗疟疗效胜于优选抗疟药氯喹。接着在全国各地的大力协助下,进一步扩大临床验证,至1978年,共治疗2099例(其中包括间日疟1511例,恶性疟588例),全部获得临床痊愈,使青蒿素真正成为一种令人瞩目的新结构类型抗疟新药。
在临床证实青蒿抗疟有效的基础上,屠呦呦等人发扬连续作战的精神,从中性部分进一步分离提纯青蒿有效单体。这种新型化合物被命名为“青蒿素”,经大量化学工作、衍生物制备结合四大光谱研究,确定为倍半萜类成分。由于其结构的特殊性,后又在中国科学院生物物理研究所和有机化学研究所等单位的支持协助下,用X-衍射方法最终确定了其化学结构。青蒿素为一具过氧基团的“倍半萜内酯”,该结构仅含有碳、氢、氧3种元素,从而突破了抗疟药必须具有含氮杂环的理论“禁区”。结果还揭示,青蒿素的抗疟活性与“倍半萜内酯”结构中的过氧基团相关,为结构改造工作打下了理论基础。
1977年3月,首次以“青蒿素结构研究协作组”名义撰写的论文《一种新型的倍半萜内酯——青蒿素》发表于《科学通报》(1977年第3期),引起了世界各国的密切关注和高度重视。
青蒿素的发现和研制,是人类防治疟疾史上的一件大事,也是继喹啉类抗疟药后的一次重大突破。在1981年10月,在北京召开了由世界卫生组织等主办的国际青蒿素会议上,屠呦呦以首席发言人的身份作《青蒿素的化学研究》的报告,引起国内外代表们的极大兴趣。
疟疾化疗科学工作组主席、印度中央药物研究所所长阿纳德教授认为:这一新的发现,更重要的意义是在于发现这种化合物独特的化学结构,它将为进一步设计合成新的药物指出方向。”世界卫生组织官员在报告中也指出:“在理论上,任何一种新药物都具有新的结构和它的作用方式,这样才能延缓抗药性的产生,具有较长的生命力。显然,中国青蒿素是符合这一要求的。”会议代表一致认为,青蒿素及其衍生物是中国科学工作者的发明,它的化学结构与抗疟作用与以往已知的抗疟药作用完全不同,对各种抗药疟原虫具有高效、速效、低毒的特点,是一个很有发展前途的新药。

青蒿是传统中药,最早载于《五十二病方》。《本草经》名草蒿,又名
屠呦呦在2011年拉斯克奖颁奖仪式上接受采访
屠呦呦在2011年拉斯克奖颁奖仪式上接受采访
青蒿,自公元340年东晋葛洪《肘后备急方》以后,各代书籍屡有青蒿治疗疟疾的记载。
但是,“原生态中药”就其外观、质量控制、效价、适应证、服用方法等,很难被国际上接受。所以,青蒿素类药物的成功,不但是世界抗疟药物的一大突破,而且在中药现代化和国际化方面也是一个典范。
据世卫组织最新的2009年统计数据,世界上约有2.5亿人感染疟疾,将近1百万人因感染疟原虫而死亡,如果没有屠呦呦发现的青蒿素,那么2.5亿疟疾感染者中将有更多的人无法幸存下来。中国中医研究院的屠呦呦和她的课题组,经过多年的研究探索,提取了中国传统中草药青蒿中的有效成份青蒿素,成为如今最有效的疟疾防治药物。
最早治疗疟疾的药物是奎宁,一种取自于金鸡纳树树皮的药物。1934年科学家合成了疟疾特效药之一氯喹,因其毒副作用至少被搁置了10年,直到二次大战期间,美国进行的临床实验表明氯喹是一种非常有效的抗疟药物,1947年才被引入临床实践,用于预防和治疗疟疾。遗憾的是,后来又出现了一些对氯喹产生抗药性的疟原虫。
青蒿抗疟效果发现的过程
由疟原虫引起的疟疾几千年来一直是威胁人类生命的传染性疾病,上世纪50年代,由于疟原虫对氯喹等现有抗疟疾药物产生了抗药性,一度被压制的疟疾又卷土重来,研制新的抗疟疾药物已是刻不容缓。1967年,由中国60多个研究机构、500多名植物化学和药理学研究人员共同参与,旨在尽快研制出抗疟新药的“523项目”正式启动,1969年初,屠呦呦被任命为中国中医研究院中药研究所“523项目”的课题组长,在中国传统医学医药宝库中寻找分离治疗疟疾的有效成份。
生物学家和医学家、诺贝尔医学奖得主约瑟夫·戈尔斯坦曾说,生物医学的发展主要通过两种不同的途径,一是发现,二是发明创造,而屠呦呦作为一位植物化学家,特别是在20世纪60年代至80年代期间,却有幸同时通过这两种途径发现了青蒿素及其抗疟功效,开创了人类抗疟之路的一个新的里程碑,为人类作出了巨大的贡献,她和她的同事们挽救了数百万人的生命,并得到了世卫组织和世界医学界的肯定和高度赞赏。
自1969年起,屠呦呦和她的研究小组查阅了大量文献资料,经过一次又一次的失败和两年的艰苦努力,在2000多种中草药中筛选出了最有希望的青蒿,但初期研究并非一帆风顺,最初的实验结果并不十分理想。
在查阅了大量文献后,屠呦呦在公元340年间东晋葛洪的《肘后备急方》中发现了对青蒿治疗方法的描述(见左图):“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之。”为何古人将青蒿“绞取汁”,而不用传统的水煎熬煮中药之法呢?屠呦呦意识到可能是煮沸和高温提取破坏了青蒿中的活性成份,于是她改变了原来的提取方法,以低沸点溶剂乙醚来提取其有效成份,并去除了没有抗疟活性且有毒副作用的酸性部分,保留了抗疟活性强、安全可靠的中性部分,在明显提高青蒿防治疟疾效果的同时,也大幅降低了其毒性。1971年提取的编号为191的青蒿萃取液,在治疗被P.berghei疟原虫感染的小鼠和被P.cynomolgi疟原虫感染的猴子时,有效率达到了100%。这一发现是青蒿中有效成份青蒿素发现过程中的一个重大突破。
尽管从中国传
屠呦呦在2011年度“拉斯克奖”颁奖典礼上
屠呦呦在2011年度“拉斯克奖”颁奖典礼上[10]
统医学文献中得到了很大的启发,但大量筛选鉴别工作还需要屠呦呦亲自去做。例如,青蒿只是传统中草药中的一个类别,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份,治疗疟疾的效果也有所不同。葛洪的著作中并没有具体指明哪一种青蒿可用来治疗疟疾,也没有指明入药的是青蒿植物的哪一部分,是根,茎,还是叶子?“523项目”云南的研究人员发现,有一种学名叫做“黄花蒿”的青蒿提取物对治疗疟疾最有效,但这种效果在之后的实验中并没有重复出现,与文献记载中所说的效果并不完全吻合,这又是怎么回事?
为了弄清楚这是怎么回事,屠呦呦一方面继续在文献中寻找答案,一方面进行实验求证。反复实验和研究分析,屠呦呦发现青蒿药材含有抗疟活性的部分是叶片,而非其它部位,而且只有新鲜的叶子才含有青蒿素有效成份。此外,课题组还发现了最佳采摘时机是在植物即将开花之前,那时叶片中所含的青蒿素最为丰富。屠呦呦还对不同产地“黄花蒿”中的青蒿素含量进行了分析评估。她说:“所有这些不确定因素,正是导致我们初期研究结果不理想不稳定,并让我们备感困惑的原因。”然而,她在研究中的坚持和毅力却着实令人敬佩。
从分子结构到药物研制
青蒿素治疗疟疾在动物实验中获得了完全的成功,那么,它对人类也有效吗?作用于人类身上是否安全有效呢?为了尽快确定这一点,屠呦呦和她的同事们勇敢地充当了首批志愿者,在他们自己身上进行实验,在当时没有关于药物安全性和临床效果评估程序的情况下,这是他们用中草药治疗疟疾获得信心的唯一办法。她表示:“我们需要尽可能快地证明这种好不容易发现的治疟药物的临床效果,这就是我们以身试药的真正动机。”
在自己身上实验获得成功之后,屠呦呦和她的课题组深入到海南地区,进行实地考察。在21位感染了Plasmodium.vivax和P.falciparum这两种疟原虫的患者身上试用之后,发现青蒿素治疗疟疾的临床效果出奇之好,与使用氯喹的病人对照组疟疾病人相比较,使用青蒿素治疗的病人很快退烧,血液中的疟原虫也很快消失。
屠呦呦下一步要做的就是提取青蒿中的有效成份。之前,青蒿中的有效成份青蒿素未提纯分离出来,这种有效成份的化学结构也还未知。1972年,屠呦呦和她的同事在青蒿中提取到了一种分子式为C15H22O5的无色结晶体,一种熔点为156℃~157℃的活性成份,他们将这种无色的结晶体物质命名为青蒿素。屠呦呦知道,正如约瑟夫·戈尔斯坦所说的那样,这一发现只是第一步,接下来的第二步才是创造性的工作,如何将这种具有抗疟功效的天然分子转化为一种强效抗疟药物。
屠呦呦他们分离出来的晶体,即青蒿素的抗疟疾效果极好,他们终于找到了一种抗疟疾的有效药物。屠呦呦说:“我们注意到,病人开始退烧,这是疟疾患者症状消除,病情好转的迹象。更重要的是,我们还发现,病人血样中的疟原虫也消失了。这时候,我们得出结论,这种药物不仅仅只是减轻症状,而是能够治愈这种疾病。我们观察发现,青蒿素能够在疟原虫生命周期中任何一个阶段将其杀灭。”
1979年12月,青蒿素最早的英文报道出现时,青蒿素及其衍生物已在2000名病患者身上进行了测试,其中一些患者感染了氯喹抗药性疟原虫。
屠呦呦研究小组最初进行临床测试的药物形式是片剂,但结果并不太理想,后来改成一种新的形式——青蒿素提纯物的胶囊,由此开辟了发明一种抗疟疾新药的道路。除了考虑药物的配方和生产之外,屠呦呦和她的研究小组还考虑如何将这一发现推向世界,以造福于全人类。
1973年,屠呦呦合成出了双氢青蒿素,以证实其羟(基)氢氧基族的化学结构,但当时她却不知道自己合成出来的这种化学物质以后被证明比天然青蒿素的效果还要强得多。1975年,在中国科学院上海有机所和中科院生物物理所的协助下,确定了青蒿素的立体化学结构。
走向世界的青蒿素
上世纪70年代中期,广州中医药大学的李国桥教授用青蒿素和其衍生物进行了临床试验,试验结果表明,以青蒿素为基础的抗疟药物比一些传统抗疟药物,如氯喹和奎宁有着更好的疗效。
继第一次大规模试验之后,香港远东研究基金会的基斯·阿罗德加入到了李国
屠呦呦在2011年度“拉斯克奖”颁奖典礼上
屠呦呦在2011年度“拉斯克奖”颁奖典礼上[11]
桥对青蒿素的测试研究中,两年后,他们联合发表了一篇有关青蒿素临床试验的论文。之后,他们将青蒿素与其它已知抗疟疾药物进行对比,在不增加副作用的情况下,青蒿素的疗效明显有所提高。多年的临床实践表明,青蒿素被认为是目前最为有效的抗疟药物。
1977年,青蒿素的化学结构公开发表,同一年,青蒿素的分子式和相关论文很快被美国《化学文摘》所引用。1979年,中国科学技术委员会授予屠呦呦科研小组的此项工作为国家科技发明奖,以表彰他们发现青蒿素及其抗疟疾功效。
1981年,由联合国开发计划署、世界银行和世界卫生组织发起,在北京举办的抗疟疾科研工作小组第四次会议上,青蒿素及其抗疟功效引起了热烈的反响。屠呦呦在会议上第一个发言,作了关于青蒿素研究的学术报告。上世纪80年代,青蒿素及其衍生药物在中国治愈了成千上万名感染了疟原虫的患者,并引起了世界广泛的关注。2005年,世界卫生组织宣布采用青蒿素综合疗法的策略,ACT疗法可大大减轻疟疾的各种症状,在世界各地被普遍采用,挽救了无数的生命,大多数为非洲的儿童。
遗憾的是,目前一些对青蒿素产生了抗药性的疟原虫已经出现。屠呦呦对此深感忧虑,她说,“像这一领域内的其他研究人员一样,对最近一些报告中提及到对青蒿素产生抗药性疟原虫的出现,我深感忧虑。世卫组织为此作出了正确的战略决策,建议为了避免出现这种抗性,须停止单一使用青蒿素的治疗方法。一些地区大规模使用青蒿素作为预防疟疾的做法确实让我感到忧虑,这是产生药物抗药性的一种潜在因素,我希望国际社会采取一些负责任的措施,规范疟疾治疗方法,停止对青蒿素的药物滥用。”
当被问及对这一重大发现的感触时,屠呦呦表示,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,那种激动的心情也是难以表述的。屠呦呦对获得2011年拉斯克奖深感荣幸,她表示,自己只是一个普通的植物化学研究人员,但作为一个在中国医药学宝库中有所发现,并为国际科学界所认可的中国科学家,她为此感到自豪。

转自:大家中医

治疗疟疾的药物发现及发明人

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