青蒿素问世50年

在越南战争期间，双方的士兵都被派往蚊子肆虐的热带雨林，没有适当的保护措施来抵御蚊子携带的疾病。到20世纪60年代末，恶性疟原虫蚊子携带的寄生虫已经开始对氯喹产生耐药性，氯喹是一种重要的抗疟疾药物，在过去20年里被广泛使用。结果是成千上万的士兵生病，有时死于疟疾的士兵比实际战斗的士兵还多。

当美国投资数百万美元建立最先进的疟疾研究机构时，北越领导人胡志明(Ho Chi Minh)转向他在中国的盟友寻求帮助。他的请求引发了一项非凡的项目，导致了世界上最有效的疟疾治疗方法的发现(或重新发现)。值得注意的是，该项目发生在中国文化大革命的阵痛中，当时许多科学家和其他知识分子面临迫害，全国各地的许多学术研究都陷于停顿。

最高机密

这个绝密项目将由军方领导，来自中国各地机构的数百名研究人员将参与其中。

1967年5月23日，中国国家科委和军队的代表聚集在北京的一家餐馆开始了这项行动，根据该计划的启动日期，这项行动被命名为523计划。研究的主要目标是找到能以最小的副作用杀死耐药疟疾寄生虫的速效药物。

523项目将持续13年，并导致鉴定出许多具有抗疟疾活性的化合物，以及杀虫剂和喷雾装置等相关产品。其中最重要的药物是青蒿素，这种药物目前被世界卫生组织推荐为全球疟疾的一线治疗药物。

523项目启动后，来自中国各地的60个军民团队开始在全国范围内寻找可能的疟疾治疗方法。该项目的一个分支是，研究人员前往疟疾流行的地区，从当地人那里收集有关民间传说和传统疗法的信息。另一个分支采用了更现代的方法，即制药商开始设计新的化合物并筛选它们的抗疟疾活性。

但到1969年，尽管523计划在头两年测试了近2万种不同的分子，但仍未能生产出它所要寻找的神奇药物。

一切似乎都没有希望。中央领导、总理和副主席都在问:“你们好吗?”“解释说Xin-zhuan苏他是美国马里兰州国家过敏和传染病研究所疟疾基因组学部门的负责人。“所以他们感到了压力——真正的压力——所以他们开始寻求额外的帮助。屠呦呦就是这样入行的。”

1969年，523计划的三位领导人访问了北京的中药研究所(ICMM)，为该计划的一个分支寻求帮助，该分支正在通过中药寻找潜在的疟疾治疗方法。在这里，他们找到了屠呦呦，这位研究人员在现代科学方法和传统中医方面具有独特的专长。屠呦呦被要求领导ICMM的研究，为523计划做出贡献，这项工作最终使她因在青蒿素的发现中发挥的作用而获得2015年诺贝尔医学奖。

屠呦呦的团队从200种不同的草药中提取了数百种提取物

屠呦呦在书中描述了这项工程在全国范围内的重大意义所带来的巨大责任和压力，以及取得成果的速度。她的参与也要求她在全身心投入这个项目的同时，与年幼的孩子们分开数年。这一切都发生在屠呦呦自己的丈夫在文化大革命期间被关进知识分子再教育营的时候。

屠呦呦的研究小组在中国民间传说中寻找任何类似疟疾症状的明显治疗方法，并采访了传统医学从业者。在三个月内，该团队编制了一份包含2000多种草药疗法的清单，并将其与参与该项目的其他研究小组分享。在2000种补救措施中，有640种被认为是可行的。根据这些食谱，屠呦呦的团队从200种不同的草药中提取了数百种提取物。

但是，在啮齿动物疟疾模型上进行了两年的草药提取物测试，几乎没有取得有希望的结果，所以屠呦呦回到了传统中医文献中。草本植物的一类，通常被称为青蒿,在疟疾筛查中显示了一些积极的结果，但结果不一致，不容易再现。屠呦呦描述了阅读和重读中国药典中描述清毫使用的段落。

提取的解决方案

它就在一份这样的文件里急诊处方手册由医生葛洪在公元340年编纂，屠呦呦发现了一个关键的线索。洪的手册描述了一种治疗间歇性发烧的方法，间歇性发烧是疟疾的症状。洪师傅指示用户“取一把青郝浸在两升(0.2升)水中，拧出汁水，喝完”。

尽管大多数传统食谱都要求把草药放在水里煮，但屠教授指出，葛红从来没有指导过用户把水加热。她想知道她的团队用来制备提取物的方法是否在不知不觉中破坏了植物中的一种活性成分。

屠的团队在低温下以水、乙醇和乙醚为溶剂进行了提取。特别是醚提取物被发现对恶性疟原虫小鼠模型中的寄生虫。

安东尼·巴特勒圣安德鲁斯大学(University of St Andrews)的一位退休生物化学家解释说，乙醚提取物表现得这么好，原因之一是清毫有效成分的水溶性很低。屠呦呦的团队在第一次青蒿实验中所采取的科学方法很可能实际上过滤掉了青蒿素，这就解释了他们在疟疾筛查中看到的不一致的结果。

Butler说:“(传统的)程序是将这种植物浸泡在一桶水中，然后将水作为[青蒿素]的来源——现在，如果你仔细过滤它，你不会得到任何结果。”“那么，在没有任何有机溶剂的情况下，中医是如何利用中药的治疗价值的呢?”如果不进行过滤，含有青蒿素的植物碎片就会进入人体，然后人体将其转化为可溶于水的版本，在体内循环。”

大多数药厂在文革期间被关闭

虽然乙醚提取物已被证明能成功杀死疟原虫，但在小鼠身上进行的初步试验也产生了一些不必要的毒副作用。然后，研究小组用碱性溶液处理他们的样品，以去除醚提取物中的酸性杂质。对中和后的乙醚提取物的进一步测试显示，对感染疟疾寄生虫的小鼠和猴子100%有效，毒性大大降低。屠呦呦称这是“发现青蒿素的关键一步”。

1972年3月8日，屠呦呦向来自中国各研究机构的523项目参与者的大型会议报告了这一结果。这一结果引发了全国范围内对青蒿抗疟特性的新一轮研究。

从这一点上看，523项目中更多的团队把精力集中在“清好”上。屠的团队开始准备大量的提取物用于临床试验。这是一项艰苦的工作，考虑到当时中国缺乏研究资金，屠呦呦的实验室只有最基本的设备。包括屠呦呦本人在内的团队成员都曾谈到，由于通风不良，许多参与该项目的人开始出现疾病迹象，这是由实验室中的溶剂烟雾引起的。

屠呦呦在一段简短的视频中解释说，大多数药厂在文化大革命期间被关闭了自传是为诺贝尔基金会写的“在没有生产支持的情况下，我们只能用家用大桶等自己提取草药。整个团队每天都工作很长时间，包括周末。”

与此同时，清毫在动物模型上的进一步测试显示出不同的毒性结果。到1972年仲夏，屠呦呦提出在自己身上试验这种提取物——她的理由是，如果关于青号安全性的争论持续得更久，疟疾流行季节就会结束，全面的现场试验就会推迟到第二年。1972年7月，屠呦呦和她团队的另外两名成员在医院的密切监督下测试了提取物。在接下来的一周内没有出现副作用，所以另外五名团队成员自愿服用更大剂量的药物。

这些试验为现场试验扫清了道路。屠呦呦前往中国最南部的省份海南，监督21名疟疾患者使用青蒿提取物治疗的一项试验。另有9名患者在北京一家医院接受治疗。所有患者的疟疾症状均得到治愈，治疗后未检测到寄生虫。

结构性问题

值得注意的是，这些首次试验使用的是清毫提取物，而不是单一的纯化化合物。在试验进行的同时，人们开始努力完全确定这种神秘活性成分的结构。

考虑到青蒿素不同寻常的结构，以及20世纪70年代初中国研究人员可用的设备有限，这不是一项简单的任务。1972年11月，屠的团队成员钟玉荣设法获得了青芍提取物中不同物质的结晶样品，确定了一种被称为“青芍II”的样品是有效成分。

1973年4月完成的一系列分析实验确定了C₁₅H₂₂O₅但一个完整的结构还需要四年时间。其中一个问题是难以获得高质量的晶体样品。

“其中一个原因是青蒿素只存在于植物的嫩叶中，他们没有意识到这一点，”苏说，“另一个问题是生长在不同地区的不同植物的含量非常不同。换句话说，如果你从四川省进口这种植物，它的浓度是从北京进口的10倍。

苏指出，由云南药物研究所的罗泽元和山东中医药研究所的魏章兴领导的研究人员能够极大地改进获得青蒿素晶体的方法。一项重大突破是发现在传统上被称为青蒿的六种植物中，只有艾草(青蒿在当地被称为黄花郝)含有足够数量的青蒿素。

“(云南研究所)能够获得叶子上高浓度的植物。他们还修改了方法——当产生大量乙醚时，你不能继续使用它，因为它有毒且昂贵。所以最终他们使用了汽油，普通的汽油，现在他们可以很快地生产出一吨的晶体。所以这是一个非常大的贡献。”

关于青蒿素的第一批论文——整个故事——发表在中国期刊上

北京中国科学院生物物理研究所使用这些晶体进行x射线研究，最终揭示了青蒿素的显著结构——一种倍半萜内酯，含有一个非常不寻常的过氧化物桥。

“七元环在天然产物中很罕见。所以你一开始就得到了一个不同寻常的结构。但除此之外，这个七元环上还有一座氧原子桥。”巴特勒说。“现在氧-氧键非常弱，通常会断裂。但青蒿素中的一种似乎相当稳定，你可以把它加热到100°C，它不会分解。这非常奇怪，非常出乎意料。”

由于523项目的秘密性质，项目领导层对青蒿素及其抗疟疾活性的细节保密。这篇描述青蒿素晶体结构的单页论文于1977年匿名发表在中文杂志上《通报,这是第一次任何信息被公开发布。1979年发表了一系列后续论文，首次提供了关于青蒿素对疟疾寄生虫的功效的信息。

他说:“关于青蒿素的第一批论文——整个故事、晶体结构以及有关它的一切——都发表在中国的期刊上，没有作者。机构，但没有作者;这很奇怪，”他说路易斯·米勒他是NIAID疟疾细胞生物学部门的负责人，他和苏炳世一起对青蒿素的发现进行了细致的研究。

虽然青蒿素的确切作用模式还没有完全阐明，但很明显，过氧化物桥是其抗疟疾特性的关键。在铁的存在下，氧桥分解产生破坏性的自由基。“这种自由基可以攻击附近的结构，比如蛋白质和血红素本身，”他说卡洛琳Ng他是美国内布拉斯加大学的微生物学家。“所以我们认为，这种附近蛋白质的非特异性烷基化会导致大量蛋白质损伤，因此寄生虫无法生存。”

她补充说:“当他们观察寄生虫中烷基化的物质时，三个不同的小组发现，他们识别出的蛋白质几乎没有重叠。”这就是我们认为存在非特异性烷基化的原因。”

在最初发现青蒿素的抗疟活性之后的几年里，一个范围更广的523项目进行了更大规模的试验，最终导致中国卫生部在1986年批准了青蒿素的使用。随后，其他从青蒿素提取的药物也将获得批准，其中包括一种更有效的衍生物，即屠呦呦在1973年发现的双氢青蒿素。

现代治疗

在接下来的10年里，中国各地的大量工作证实了青蒿素及其衍生物的安全性和有效性，但这种药物在全球获得批准使用的时间要长得多。事实上，直到2006年，世界卫生组织才开始推荐以青蒿素为基础的疗法作为全球疟疾的一线治疗方法。

一些研究人员认为，西方科学家花了这么长时间才批准青皓衍生药物的原因是偏见——他们不相信中国学者与世界其他地方隔绝，使用过时的设备真的能开发出这样一种“神奇药物”。然而，值得注意的是，即使是523项目的领导人也承认，随着中国向世界开放，中国的制药企业需要大幅升级其设施，以符合良好生产规范的国际标准。

另一个可以解释为什么中国以外的研究人员迟迟没有意识到青蒿素的潜力的因素是，这种药物能很快从体内排出。这意味着单剂量的青蒿素不能杀死病人体内的所有疟原虫，而且疟疾症状很快就会复发。

“如果你只给病人服用青蒿素，你会看到寄生虫迅速减少——大约40分钟就开始杀死寄生虫，”苏说，“但它不会完全清除，所以寄生虫会卷土重来。所以一开始，如果你不进行所谓的联合治疗，你就会发现这种药物是失败的。”

今天，青蒿素联合疗法(ACTs)是疟疾的推荐疗法，诺华公司与中国合作伙伴合作，在过去20年里无偿提供了超过10亿个青蒿素联合疗法疗程。顾名思义，这些疗法将以青蒿素为基础的药物与其他抗疟疾药物结合起来，有助于清除更多的寄生虫，直到几天的完整治疗方案导致完全清除。

唯一对疟疾持续有效的药物是两种植物制品

但青蒿素在治疗疟疾症状方面如此有效的事实开始引起医学研究人员的关注。吴恩达解释说:“目前，青蒿素是在三天内服用三次，这可能会导致不服从，特别是在第二天和第三天——因为青蒿素非常好，它能迅速减少寄生虫的生物量，所以第一天之后你会感觉更好。”由于药品价格昂贵，工人们往往会保留药品以备下次生病时使用。不幸的是，这导致了寄生虫的分剂量。”

这种治疗方案的未完成，以及不恰当地使用青蒿素作为单一疗法，导致人们担心疟原虫可能对这种药物产生耐药性。许多研究人员观察到，青蒿素疗法清除寄生虫所需的时间有所增加

苏指出，与寄生虫对其他抗疟疾药物产生了更强的耐药性不同，即使需要服用剂量稍高或时间较长，一个完整疗程的青蒿素治疗仍然可以治愈这种疾病。他说:“青蒿素氧化了大约100种蛋白质，因此(寄生虫)产生耐药性并不容易。”“所以我们对耐药性没有典型的定义，对青蒿素只有一个特殊的定义——延迟清除。”

米勒补充说:“到目前为止，唯一持续有效的药物是奎宁和青蒿素，这两种药物都是植物制品。”“这很有趣，因为我们合成的东西，寄生虫很擅长绕过它们。他指出，这种易受耐药性影响的弱点，以及高昂的价格，意味着一些合成抗疟疾药物仅为西方旅行者保留，而不用于当地人群。

他说，关键是如果这种药物价格昂贵，而发展中国家无法使用，那么它仍然有效。这就是青蒿素如此神奇的原因——它确实有效，耐药性不是问题，而且它继续起作用，而所有的合成物似乎都是问题，”米勒说。现在，我不知道这种情况是否会继续下去。

杰米·杜兰尼，科学记者manbetx手机客户端3.0