从民间传说到药学

一种暗红色树脂从树干中渗出巴豆lechleri,因此这种树有了秘鲁名字，Sangre de grado:“龙血”。亚马逊雨林西部的人们因其药用价值而珍视这种树，他们用它来治疗从痔疮到大出血的各种疾病。Bernabé科博是一位西班牙传教士和博物学家，他在17世纪被派往玻利维亚和秘鲁传教，是最早记录它使用的人之一。他在他的报告中写道:“这种啤酒有助于防止各种大小便失禁，用它清洗痔疮可以防止痔疮上常见的出血。新大陆的历史．“每天喝它的叶子和树皮酿造的酒，可以阻止胸部和胃部的血液流动，以及尿液中的血液流动。”Sangre de grado在治疗胃肠道和循环系统疾病、葡萄球菌、癌症和风湿病的传统疗法中也可以找到它。科博甚至描述了用秘鲁胡椒树和葡萄酒调制的咸啤酒是如何用来治疗痛风的。至于树液，最常见的用途之一是做敷料。这种树脂被涂抹在开放的伤口上，干燥后形成血色乳胶密封，防止感染。

你觉得这听起来像是无稽之谈吗?龙血现在是骨的医学。六年前，克罗费勒，一种提取物Sangre de gradosap已被美国食品和药物管理局(FDA)批准为治疗艾滋病毒感染者慢性腹泻的处方药。这是唯一一种不干扰抗逆转录病毒药物的止泻药，显然，它是有效的——在临床试验中，每天服用两粒药的89%的患者在20周后症状有所减轻，超过一半的患者根本没有腹泻。销售crofelemer的纳波制药公司(Napo Pharmaceuticals)刚刚在美国与艾滋病药物援助计划(Aids Drug Assistance program)签署了一项协议，这意味着每个州的低收入人群都能以低廉的价格购买到这种药。

因为它不是单一分子，与大多数药物相比，crofelemer获得FDA批准的途径略有不同。“植物药物”渠道允许制药商销售来自天然来源的化合物混合物，并考虑到任何传统药物的使用历史。Crofelemer是自FDA 2004年首次发布该过程指南以来，仅有的两种通过植物药物途径获得批准的药物之一。那么，民间传说是如何成为fda批准的治疗方法的呢?为什么没有更传统的植物性疗法呢?

药丸背后的植物

植物在现代医学中有着悠久的历史，这一事实没有逃过今天的药物化学家的眼睛。让我们回到秘鲁简单地举个例子:奎宁。早在现代医学出现之前，秘鲁人就用金鸡纳树(现在称为金鸡纳树)的树皮抵御疟疾。据传说，1630年左右，一位西班牙伯爵夫人在利马患上了这种疾病，它被用作治疗这种疾病的药物。¹同样是科博第一个把树皮带到了欧洲。奎宁最终由法国药剂师从树皮中纯化出来，在世界上没有其他抗疟药物的地区，奎宁仍然是次优选择。

利物浦约翰摩尔斯大学(Liverpool John Moores University)药学院院长萨蒂亚吉特•萨克(Satyajit Sarker)指出，当代也有这样的例子。一些著名的抗癌药物来自植物，包括紫杉树中的紫杉醇，长春新碱和长春花植物中的长春新碱。他说，他们取得了巨大的成功。尽管如此，只有大约15%的植物物种被研究过，据Sarker说，在现代分离和鉴定技术的帮助下，一些已经被淘汰的植物仍然可以产生有趣的化合物。微生物往往是更受欢迎的来源，尽管大多数研究微生物的化学家可能也会研究植物。他说:“一旦你得到了提取物，无论是来自微生物还是植物，你都必须以同样的方式对提取物进行测试。”

要研究25万株植物，与传统医学的植物合作至少提供了一个起点，但即使是这样，范围也很广。对于Sarker来说，最可靠的选择方法是彻底搜索文献，其中可能包括植物化学数据库和关于中国传统药物的书籍，以及我们认为的普通科学期刊。其他人喜欢野外工作。正是这种民族植物学方法，让史蒂文·金(Steven King)——现在是纳波制药公司(Napo Pharmaceuticals)的执行副总裁——追求龙血的希望长达30年。据报道，他在20世纪70年代与亚马逊部落合作时，曾将这种汁液涂在自己被蹂躏的脚上。

美国亚特兰大埃默里大学的民族植物学家卡桑德拉·奎弗(Cassandra Quave)则更擅长这一领域。她将自己的方法描述为“利用人类对环境的知识”来指导药物的研究，但她也承认，对某些人来说，这似乎有点“不太合适”。她说:“我出去徒步旅行，和说不同语言的人交谈，收集植物——我的意思是，这对很多人来说都有点奇怪。”但这也让她做出了一些有趣的选择。

她目前的项目是她正在考虑走植物学路线。这一切始于十多年前的一次意大利南部之行，当时她从当地人那里听说，他们如何用甜板栗叶冲洗皮肤，治疗发炎的皮肤。甜美的栗子树遍布欧洲，我们在圣诞市场上烤栗子，用纸做的圆锥体吃栗子。它们的叶子有一点齿状，没有七叶树那么宽。这种意大利皮肤冲洗液引起了Quave的兴趣，因为她知道，在湿疹中，皮肤的疼痛部位是细菌的滋生地金黄色葡萄球菌．如果这种常见树木的提取物可以去除葡萄球菌，它们甚至可能为对付耐药的MRSA提供一种新策略。所以她收集了一些叶子，把它们烘干，然后用真空密封袋寄回美国，供以后分析。

圆润的分数

无论你如何接触到这些植物，植物化学的严肃研究就是从这个时候开始的。“这是一个漫长的过程，”萨克解释说，而且是一个重复的过程，涉及提取、分离和测试各种可能对疾病有重要作用的成分。在传统疗法中，粗提取物或输注可能会产生奇效，但对化学家来说，最重要的是将提取物提纯到尽可能少的有效果的化合物，并试图弄清楚这些化合物是如何与细胞相互作用的。具有生物活性的物质通常是植物次生代谢产物;在植物中起一些非必需作用的分子。

任何抗癌药物的首要原则是它必须杀死细胞

一般来说，该过程首先将植物材料研磨成细粉以增加表面积，然后使用极性增加的溶剂进行提取。最初的萃取物去掉了油和脂肪相关的化合物，把类黄酮、单宁和木质素等极性化合物留给甲醇萃取物，这通常是最活跃的部分。然而，每一种都必须经过测试。由于Sarker的主要关注点之一是抗癌化合物，他的出发点往往是细胞毒性-细胞杀伤-试验。他说:“任何抗癌药物的首要原则都是必须杀死细胞。”“所以我们通过实验来找出这些提取物中哪一种是有效的。”

到目前为止，不同分子的数量已经显著减少，但仍然太多，无法处理。萨尔克说:“你总共有一份甲醇提取物，其中可能含有100到200种化合物。”“所以现在我们必须根据不同的化学基团对它们进行分馏。“他们使用固相萃取法，从水中的低浓度甲醇到高浓度甲醇，产生不同的馏分，然后再次干燥，测试哪种是活性的。”然后用高效液相色谱法(HPLC)将化合物从活性部分中分离出来。最后，当他们将候选化合物缩小到10-15种左右时，他们开始使用核磁共振(NMR)和质谱等光谱技术来识别它们，通过更多的活性测试来确认哪些化合物是导致植物药用特性的原因。

Sarker的团队最近在喀麦隆Dschang的一个市场上挑选了一些小的红橙色水果，进行了这一过程。²沙柏的干果(花椒属植物leprieurii)被制成治疗镰状细胞贫血的输液，但在科学文献中也含有具有抗癌和抗菌活性的化合物。这种水果提取物产生了五种二萜化合物，其中一种化合物在细胞毒性实验中消灭了92%的人类前列腺癌细胞。光谱数据证实，它是一种已知的具有止痛、抗炎和抗氧化活性的分子，但这是第一次从该树或其属的任何近亲中分离出这种化合物花椒属植物．这项工作令人满意的是，它可以验证已经广泛用于传统治疗的植物的药用价值。从这里开始，Sarker将任何潜在的先导化合物移交给其他组织或公司进行动物试验，在动物试验中，基于单一分子开发抗癌药物的任务可以以相当典型的方式开始。

混合在一起

然而，要确定一种植物的有益作用是由哪一种分子起作用并不总是可能的。在撰写本文时，Quave仍在致力于从甜板栗中分离活性化合物。在真空密封的叶子从意大利运来后，埃默里大学的研究小组努力制作叶子的提取物，并将它们分离成不同的馏分，但很快发现它们对杀死葡萄球菌毫无用处。对Quave来说，这只是一种激励，让他开始跳出框框进一步思考。最终，在2015年的一篇论文中《公共科学图书馆·综合》。^3.她和她的团队展示了一种没有能力杀死MRSA的植物可以阻止它造成伤害的惊人方式。与传统抗生素不同，甜栗子并没有杀死细菌，而是阻止了它们的交流。尽管他们无法确定确切的机制或化合物，Quave的团队表明，他们的提取物中最有效的部分(标记为224C-F2)中有某种物质可以抑制葡萄球菌信号分子，这些信号分子涉及触发细菌毒素的产生。同样的部分也减少了感染MRSA的小鼠皮肤溃疡的大小。具有讽刺意味的是，事实上224C-F2并不能杀死葡萄球菌，这使得它成为一个令人兴奋的前景，因为它可能会对葡萄球菌施加更小的压力来适应和产生耐药性。

这意味着Quave可能已经找到了一种治疗葡萄球菌感染的全新方法，但由于她仍在研究植物分子的混合物，她将面临一些棘手的决定;是走植物学路线来获得治疗批准，还是走普通的路线。她说:“我现在左右为难。”“一方面，我们可以创造出一种浓缩提取物，在体外和动物体内都能很好地发挥作用，并且有一条药物开发途径。”另一方面，为了使其在未来真正适用于与抗生素的联合治疗，最好的方案是分离出一种化合物。”

对于植物性药物来说，这很可能是一个群体的贡献

如果她真的走植物药路线，224C-F2将被投入到至少600种其他植物药的管道中，从一开始就被注册为研究性新药——迄今为止，只有克罗费emer和一种生殖器疣产品sinecatechins见过光。根据FDA的数据，到目前为止，这些潜在产品中只有2%(大约12个)进入了III期临床试验。普通的研究新药的比例为23%，尽管很难进行比较，因为只有很少的植物药物通过了整个过程。

有一种观点认为，如果提取物是安全的，而且效果不错，特别是如果它的成分或混合物比它所含的任何单一化合物都要好，那么就应该走植物学路线。“对于植物，这很可能是一个群体的贡献;单个的分离株可能不起作用，”美国堪萨斯大学的药物化学家莱尔德·福雷斯特解释说。这更多的是三者之间的协同作用。“这又让我们回到了龙血的问题上。

虽然一些关于克劳费勒的早期研究将其止泻活性归结于一种叫做SP-303的分子，这是一种药物的前体，⁴福雷斯特最近在FDA的工作表明，有许多不同的化学结构具有类似的效果。⁵crofelemer分子本身是一种被称为原花青素的多酚，由儿茶素(一种类黄酮)亚基连接在聚合物链中组成。然而，在亚马逊树液制成的提取物中，每条链中儿茶素单位的数量差异很大，这取决于诸如树液来源的特定树林、如何收获，甚至是在什么季节收获。每条链上可能有1到28个儿茶素单位，根据福雷斯特的说法，它们都有效。他说:“我们发现，实际上，任何东西都可以，甚至是单体。”“我们分析了几批可用的crofelemer，它们在化学成分和大小上非常不同，但经过我们的测试，它们似乎都是一样的。在体外化验。”

没有人知道为什么这些随机混合的crofelemer链起作用，因为没有人真正知道crofelemer是如何起作用的。其他被批准的植物性儿茶素也是如此，也是以儿茶素为基础的。Crofelemer显然是通过针对肠道细胞中的氯离子通道来减少腹泻的，这些氯离子通道涉及触发水通过肠道，⁶但它与氯离子通道相互作用的确切性质尚不清楚。

权衡一下

正是因为存在着可变性的问题，萨克对将提取物作为药物进行研究仍然没有热情。Crofelemer被认为是一种相对安全的药物，因为它可以通过肠道而不被吸收，但Sarker说一些潜在的植物产品可能会造成很大的危害。他说，变量太多了。“除非它们得到适当的控制，否则真的很危险，因为一些生长在不同地方的植物可能含有不同的化合物组成。”毒性和疗效之间的平衡可能会发生变化，这可能会产生不必要的副作用，甚至导致患者死亡。“不幸的是，在研发资源有限的国家，这可能是唯一具有成本效益的药物开发选择。

对于一个富裕国家的科学家来说，更重要的是，当你的治疗方法比单一分子更复杂时，权衡如何将其推向市场。混合物尤其令人头疼。Quave解释说，在一种化合物上进行所有的药理学研究已经足够困难了;再加上一个，加上两者的药理学，事情已经非常复杂了，就算你想混在一起，比如说，五个。前提是你知道所有重要的化合物是什么。

对于那些最终走上植物学路线的人来说，这与常规的路线没有太大区别。根据美国食品药品监督管理局的说法，植物药在早期试验中具有一定的“灵活性”，因为之前在人类身上使用过，但在其他方面，整个过程与所有药物相同。正如FDA药物评估与研究中心的发言人杰里米·卡恩所指出的那样，植物药确实存在一些其他问题，可能会阻碍这一过程。“植物混合物通常包含小分子和大分子，在分析方法和参考标准的开发方面经常存在挑战性的问题。”他将原材料和制造过程控制以及批次与批次之间的一致性列为额外的挑战。例如，你如何判断是否收获了正确的植物，或者它们是否突然从一个完全不同的国家进口?

FDA正试图解决这些问题。当它委托福雷斯特进行crofelemer研究时，它试图了解一些关于如何测试植物药批次质量的更普遍的东西。现代分析技术的问题在于可供选择的方法太多了，因此FDA想要建立尽可能少的检测数量来确定质量。福雷斯特的方法很有趣，因为他使用了机器学习。简单地说，他使用计算机来查看大量数据，并挑选出关键的内容;在这种情况下，测试将决定质量。福雷斯特说:“(FDA)告诉我们，他们确实计划在未来将这种类型的机器学习纳入开发项目。”

时间是医治者

如果crofelemer是一种植物药，那么让它通过FDA并不是一件容易的事。正常的审批过程据说平均需要12年。在1998年被授予“快速通道”称号后，crofelemer遭遇了“身份和效力”的问题(用福雷斯特的话说)，最终在14年后获得批准，当时它最初的支持者萨满制药公司(Shaman Pharmaceuticals)已经申请破产。

有一些效果的植物成为了几个世纪以来传承和完善的传统

目前，Quave仍在继续寻找甜栗子中的单一活性分子，尽管她牢记着“通过目前批准和生产的框架将这些药物送到人们手中真正可行的方法是什么”。即使使用现代医学的所有工具，要弄清这些传统药物的根本原理也是一种考验。然而，几百年来，社区开发了实用的治疗方法，这是基于他们唯一可以支配的东西:自然。正如Quave所指出的，他们“每天”都沉浸在其中;他们品尝植物，闻它们，并观察动物如何与它们互动。除此之外，时间的重要性不容低估。Quave说:“对于那些有一些效果的植物，经过几个世纪，它们成为了传承和完善的传统。”“知识是传播的，就像我们今天的西方医疗系统一样。”

海莉·贝内特是英国布里斯托尔的科学作家。阿德里安娜·卡斯特罗(Adriana Castro)西班牙语翻译

注:文章于2018年9月17日更新，更正了考雷诺酸的结构，并删除了Crofelemer的不正确结构