青蒿素
——拯救5亿人的“中国神药”
工程总投资：—
工程期限：1967年——2009年
在非洲的中国医疗队，已经有20年历史。他们搭建了中国和非洲的桥梁，并解救了许多宝贵的生命。这是西宁市人民医院急诊外科主任吴苏宁，刚为一名胸部刀伤患者做完手术。
它被称为“20世纪下半叶最伟大的医学创举”，没有它，地球上每年将增加数百万亡魂。由于它是如此重要，有人称其为“中国神药”。它就是青蒿素类抗疟药，中国人研制成功的全球唯一的治疗疟疾特效药。
由带疟原虫的蚊子传播的疟疾是世界上最严重的传染病之一，直到今天全球仍有20亿人生活在疟疾高发地区——非洲，东南亚，南亚和南美。每年大约有2亿人被感染，100多万人因此丧命，主要是孕妇和5岁以下儿童。撒哈拉以南非洲，疟疾是孩子和孕妇的第一杀手，非洲国家40％的医疗经费都用于防治这种由按蚊传播的可怕疾病。目前治疗疟疾的最有效的药物之一就是中国在70年代研制的青蒿素，这也是建国后中国医药界最重要的成果之一。
疟疾在世界各地的传播范围
疟疾俗名“打摆子”，是一种很古老的疾病，是由寄生于人体的疟原虫引起的,经按蚊叮咬传播的,以周期性发作的寒战、高热、大汗以及贫血和脾大为主要症状和体征的传染病。疟疾广泛流行于世界各地，目前仍然是严重威胁人类健康的疾病之一。
疟疾在世界上许多最贫穷国家是大传染病，每年影响约3.5亿至5亿人口。每年有100万人死于疟疾，其中90％发生在撒哈拉以南非洲。孕妇及其胎儿尤其易感染这一疾病，它是造成新生儿体重过轻、贫血和婴儿死亡的主要原因。仅在撒哈拉以南非洲，每天就有2
000多名儿童死于疟疾。幸存的儿童也难逃伤害。间歇性发热和贫血对这些儿童的身心发展造成损害。疟疾还可使成年人身体虚弱，每次发病后多日甚至几星期不能工作。
青篙素是从中药青篙中提取的有过氧基团的倍半萜内酯药物。其对鼠疟原虫红内期超微结构的影响，主要是疟原虫膜系结构的改变，该药首先作用于食物泡膜、表膜、线粒体，其次是核膜、内质网，此外对核内染色质也有一定的影响。提示青篙素的作用方式主要是干扰表膜-线粒体的功能。可能是青篙素作用于食物泡膜，从而阻断了营养摄取的最早阶段，使疟原虫较快出现氨基酸饥饿，迅速形成自噬泡，并不断排出虫体外，使疟原虫损失大量胞浆而死亡。体外培养的恶性疟原虫对氚标记的异亮氨酸的摄入情况也显示其起始作用方式可能是抑制原虫蛋白合成。
黄花蒿
真假青蒿
自古以来，中国各地中医草医使用数种不同的蒿草以“青蒿”入药。但从1593年出版李时珍《本草纲目》至1975年的近400年的历史中，青蒿(
又名香蒿，拉丁学名Artemisia apiacea Hance）一直被尊为正品，稳居‘太子’之位。其他种类的蒿草均为赘品(
假药）。
青蒿：又名香蒿。为菊科植物青蒿( Artemisia apiacea
Hance）的全草。主产于安徽、河南、江苏、河北、陕西、山西等地。不含青蒿素。
黄花蒿：又名臭蒿，苦蒿。为菊科植物黄花蒿( Artemisia annua
L.）的全草。商品均以色青绿、干燥、质嫩、未开花、气味浓郁者为佳。含青蒿素。
牡蒿 ：为菊科植物牡蒿( Artemisia japonica
Thunb.）的全草。在江苏、上海、四川等地药材市场上作“青蒿”使用。
茵陈蒿：为菊科植物茵陈蒿(Artemisia capillaris
Thunb.)的全草。东北地区常作“青蒿”入药。不含青蒿素。
小花蒿：菊科植物小花蒿(Artemisia parviflora
R.)的全草。以青蒿收载入《滇南本草》，云南昆明亦称此为青蒿。
在以上提到的五种蒿草中，只有黄花蒿( 臭蒿)含青蒿素。
现今大名鼎鼎的黄花蒿( 又名臭蒿，拉丁学名Artemisia annua
L.）连假药资格都没有，因为它的臭味较大，很难当成青蒿(
香蒿）来卖钱。老百姓只是用它来薰薰蚊子而已。要说臭蒿取代青蒿入药的“狸猫换太子”一事，就要追溯到20世纪下叶的越南战争。
越南战争与青篙素
1959年，越共中央委员会决定武装统一越南，并派遣大量军事人员前往南越组织武装颠覆。1961年5月，应南越吴廷琰政府要求，美国肯尼迪总统派遣了一支特种部队进驻南越，标志着越战的开始。作为社会主义国家的前苏联和中国绝对不会袖手旁观，全力以赴地支持北越政府。越战逐步升级，越打越烈。当时交战双方都面临一个重大的问题：真正倒在枪林弹雨中的士兵远没有因为疟疾而失去战斗力的人数多。雪上加霜的是，这里的疟原虫已经对当时的特效药氯奎产生了抗药性。美国军方财大气粗，不惜工本，筛选了20多万种化合物，也没有找到理想的结果。
60年代中期，除了提供大批物质金钱支援越南北方政府以外，中国政府派遣中国人民解放军6886部队秘密入越参战。身上没有任何中国人民解放军的标志，解放军战士身着越南人民军的黄绿色军装，头戴胡志明帽，在越南的丛林中周旋。战士们纷纷感染疟疾，其中恶性疟疾死亡率极高，极大地影响战斗力。但是当时抗疟特效药氯喹已经产生抗药性，医护人员对战斗人员大量减员一筹莫展，毛泽东主席和中央军委对此十分关注。与此同时，越共军队也因患疟疾大量减员，越共中央胡志明主席请求中国政府代为研究寻找能替代氯喹治疗疟疾的新药。
 周克鼎
当时中国正处于文化大革命的动乱之中，鉴于防治疟疾的紧迫性与艰巨性，只靠军队来完成难度很大，只有集中和调动全国各地更多的技术力量，才有可能尽快完成这一紧急援外任务。经周恩来总理批示，1967年5月23日国家科委、解放军总后勤部在北京饭店召开了“疟疾防治药物研究工作协作会议”。由国家科委、卫生部、化工部、总后勤部、国防科工委和中国科学院组成了全国疟疾防治领导小组，国家部委、军队直属和10个省、市、自治区及有关军区的数十个单位组成了攻关协作组，项目代号也因此定名为“5.23”。协作组的常设机构为5.23办公室，由张剑芳任副主任（总后卫生部长兼主任）、周克鼎任秘书，设于军事医学科学院。500多名科研人员在办公室的统一部署下，从生药、中药提取物、方剂、奎宁类衍生物、新合成药、针灸等六个大方向寻求突破口。
《肘后备急方》原文
从中医典籍入手
从选取的研究方向可以看出，项目协作组一开始就把研究重心放在了传统的中医药上。这显然符合当时中央扶植提倡中医的政治气氛。不过也正是这一大方向，在很大程度上保证了最后的成功，没有重蹈美国人的覆辙。因为一方面，研究的思路避免了“抗疟药必须含氮杂环”错误论断的影响。另一方面，又可以充分利用中医药几千年来抗疟的知识积累，可算是以知识进化PK自然进化。
中医拥有浩繁的医书典籍和大量的民间偏方验方。几千年来积累的不仅有精华，还有大量的糟粕。因此如何去伪存真、辩本清源，选准研究方向，是非常重要也非常艰难的。为此各研究组在1967至69年间筛选了4万多种抗疟疾的化合物和中草药，但没有得到令人满意的发现。
屠呦呦
1969年1月21日，北京的卫生部中医研究院参加5.23项目，屠呦呦任科研组长。接受任务后，屠呦呦首先从系统收集整理历代医籍、本草入手，并收集地方药志及中医研究院建院以来的群众来信，寻访老大夫总结实际经验等，汇总了植物、动物和矿物等2000余种内服外用方药，从中整理出一册《抗疟单验方集》，包含640多种草药，其中就有后来声名远扬的青蒿。不过，在第一轮的药物筛选和实验中，青蒿提取物对疟疾的抑制率只有68%，还不及胡椒有效果。在其它科研单位汇集到5.23办公室的资料里，青蒿的效果也不是最好的。在第二轮的药物筛选和实验中，青蒿的抗疟效果一度甚至只有12%。因此，在相当长的一段时间里，青蒿并没有引起大家的重视。
青蒿在民间俗称臭蒿或苦蒿，属菊科一年生草本植物，在中国南北方都很常见。古代多部中医药典都有关于青蒿可以治疗疟疾的记载，很多地方的民间土药方也都用青蒿来对抗疟疾，并且收效显著。为什么在实验室里青蒿的提取物不能很有效地抑制疟疾呢？
前面提到中医典籍中错谬很多，首先传统中药青蒿包括有两个品种，学名为黄花蒿的具有抗疟作用，而学名青蒿的没有任何抗疟作用。其次中药常用煎熬等高温方法配制，有的医书中竟有将青蒿与鳖甲一块熬汤治疗疟疾的记载。实际上，青蒿素在温度高于60度时就完全分解了。这种鳖汤不可能对疟疾有任何治疗作用。
屠呦呦重新把古代文献搬了出来，一本一本地细细翻查。东晋葛洪《肘后备急方》中的几句话吸引了她的目光：“青蒿一握，水一升渍，绞取汁服”，可治“久疟
”。屠呦呦细细琢磨这段记载，觉得里面大有文章，很有可能高温破坏掉了青蒿的有效成分。她立即改进了提取方法，用沸点较低的乙醚进行实验。终于在1971
年10月4日，第191次实验中，观察到青蒿提取物对疟原虫的抑制率达到了100%！在其后的实验中，她又进一步将提取物区分为中性物和酸性物，并发现中性提取物抗疟效果好且毒性小，而酸性提取物对疟疾无效且毒性大。1972年3月8日，在南京全国抗疟研究大会上，屠呦呦首次报告这一实验结果，全场振奋，并要求当年即上临床，以观察实际疗效。1972年8月至10月，中医研究院在海南昌江疟区，首次将青蒿中性提取物用于临床，取得了一定的疗效。但因用粗提物，有较大的药理毒性。中医研究院因此开始进行有效成分的提纯，年底即获得了多个单体成分。但在来年的临床试验中，提取的单体被发现有明显的心脏毒性，中医研究院的工作因此陷入停顿。
用一株小草改变世界
无独有偶，山东省中医药研究所的魏振兴几乎也在同时进行着青蒿素的提取工作。该研究所是1969年10月25日参加5.23项目的，魏振兴出任课题负责人。由于当时疟疾在山东也时有流行，中医药所的抗疟研究实际上在1965年就已经开始了。在博览中医典籍的过程中，魏振兴也注意到了青蒿的抗疟功效。几经斟酌，魏振兴1970年决定选取山东本土生长的黄花蒿作原料，试图提取其中的有效成分。但这一想法与研究所上层的想法相左，他们认为中药的抗疟功效是来自于多种草药的复合作用。因为坚持自己的观点，魏振兴还被关进了牛棚。即使这样，他仍不改初衷，用济南千佛山的黄花蒿叶榨汁，取得了抗疟的初步效果，证明这种想法值得一试。随后为了提高产量，研究组用水煮法提取汁水给疟疾患者服用，这显然不会有什么效果。经过无数次失败，研究组决定改用有机溶剂进行直接提取，先后试用了酒精、乙醚、丙酮等介质，虽然提取物对实验小白鼠有一定疗效，但因含有树脂、叶绿素等杂质，黑乎乎的一团，弄不清是哪种成分在起作用。1971年研究人员采用醋酸乙酯等作介质提取到了白色结晶物，但仍不是纯的单体，熔点不固定。直到1973年11月，山东中医药研究所的提取工艺才成熟，研究人员通过重结晶，得到了纯度达99.9%的结晶体，测得熔点为156度。
1973年山东中医药研究所还获得了提取温度不得超过60度，否则有效成分就会被破坏的核心数据。同年，他们和山东省寄生虫病研究所在巨野对黄花蒿的提取物进行了临床试验。观察结果表明：黄花蒿制剂对间日疟原虫具有较强的灭杀效果，临床作用迅速，而且最重要的是未见明显的毒副作用。这一重大突破拯救了当时因为心脏毒性而陷入困境的青蒿素研究。为了交流经验，11月全国5.23办公室的施凛荣和北京中医研究院的蒙光容来到济南详细了解山东的研究成果。蒙光容与魏振兴特别就青蒿素的心脏毒性和提取工艺的温度问题进行了深入的讨论。魏振兴毫无保留地介绍了他们的提取方法及药理实验研究等情况。他还通过这些北京来的专家，将12克晶体分头送给北京上海的多家科研机构，进行化学结构分析。
第三家从事青蒿素提取工作的单位是云南省药物研究所。虽然起步最晚，但进展最快，在三家单位中最早得到纯的青蒿素单体，并发现了优质青蒿产地、发明了后来广泛应用的溶剂汽油提纯法，为进行药效、毒理、药理及临床试验提供了充足的青蒿素，极大地加速了整个项目的进展。
自1967年参加5.23项目伊始，云南药物研究所的任务就是过筛中草药。虽然也找出了一些对疟原虫有明显抑制作用的草药，但大多因毒性大或含量过低，而没有实用价值，不过也因此积累了丰富的单体提取和筛选的经验。转机出现在1972年底，云南5.23办公室主任傅良书从北京带回消息，说中医研究院发现青蒿的粗提取物中含有一种可能会对疟疾有效的成分。1973年新年，罗泽渊在云南大学校园里意外地发现了许多同属的苦蒿。抱着试一试的想法，她采了一大把回来，制备了不同溶剂的提取物并顺利地获得了数种结晶体。从事药效学筛选工作的黄衡惊讶地发现编号为结晶体三的化合物能彻底杀灭小鼠血片中的疟原虫。经过进一步的药效学、药理学研究，到3月底，研究组证实了三号结晶体确实具有高效、低毒抗鼠疟的特点。与此同时，苦蒿的植物标本经分类专家吴征镒鉴定，定名为菊科蒿属大头黄花蒿。因此，他们将该结晶命名为黄蒿素。这是5.23项目中首次得到纯的青蒿素单体。
发现优质原料产地
发现优质酉阳黄花蒿的经过纯属偶然。由于晾晒时不小心，药物所在昆明采集的黄花蒿叶子全掉光了，只剩杆。而杆的提取物是没有抗疟成分的，有效成分主要是在蒿叶里。这时昆明的节气已过，为了找到更多的黄花蒿，戚育芳想到了四川的花期比云南晚。于是她和詹尔益马上赶赴重庆，在市医药公司买下了500公斤正准备处理掉的不合格的黄花蒿，回到所里加工提取。研究组意外地发现这批蒿中的黄蒿素含量比大头黄花蒿高出10倍以上。经查证，这批黄花蒿的产地为四川酉阳。后来全国青蒿普查时，发现这里的平均含量高出全国两倍，家种的更高达16‰~19‰。1987年国家安排魏振兴到酉阳建武陵山制药厂，自行设计建造了世界第一个吨级的全自动青蒿素提取生产线。
有了优质的原料，药物所很快就累积了一定数量黄蒿素。同年，研究组长梁钜忠带上样品到北京开会。红外光谱的数据证实和山东的晶体为同一种化合物，并在此次会议上依从中药的名称，正式将该化合物定名为青蒿素。
云南药物所再接再厉，詹尔益试验了丙酮、氯仿、甲醇、苯、乙醚等多种有机介质，进行了几十次的改进，终于在1974年初，发明了汽油提取法。该法以其稳定可靠、操作简便、流程短、经济合理、收率高、产品易纯化、有利于工业生产等特点，在全国引起轰动。其后，研究组完善了生产工艺，制得青蒿素30余公斤。当年9月，药物所将数百克青蒿素制成片剂，与从广东中医学院来的李国桥合作，在恶性脑疟的高发区云南耿马进行临床试验。结果证明青蒿素对治疗最凶险的恶性疟有着非同寻常的作用，仅仅0.2克结晶物能象炸弹一样消灭体内的疟原虫。
至此青蒿素作为一种新的抗疟药，已被证实功效卓著，具有高效、速效、低毒的优点。但它的缺点也很明显：不溶于水和油，只能做油溶混盐剂，生物利用率低，不利于对疟疾病人的抢救；杀虫不彻底，治疗周期长，剂量大，复燃率高。成功提取青蒿素，只是万里长征第一步，还必须了解青蒿素的化学结构，以便对它进行更好的改进。
青蒿素的化学结构
确定青蒿素的化学结构
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
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。
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。
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。
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。
由于青蒿素不溶于水，在油中溶解度也不大，其剂型仅为栓剂，生物利用度较低，影响了其药效的发挥。从8O年代中期起，国内就开始研制青蒿素衍生物及复方。我国又研制成功青蒿琥酯、蒿甲醚和双氢青蒿素3个一类新药，青蒿琥酯、蒿甲醚可以口服和注射，而双氢青蒿素则用于口服和栓剂。还开展了抗疟复方的研制，研制出了复方双氢青蒿素和复方蒿甲醚。目前已上市品种有双氢青蒿素制剂、青蒿琥珀酸酯制剂、蒿甲醚制剂和复方蒿甲醚等。
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。
鉴于此，世界卫生组织在一次防治疟疾会议上，特意邀请几位“523”科研人员出席，并向他们致谢：“如果没有你们，更多人将死去！”
2006年11月4日，国家主席胡锦涛在中非合作论坛北京峰会上承诺：今后3年内，中国向非洲提供3亿元人民币无偿援款防治疟疾，用于提供青蒿素类药品及设立30个抗疟中心。
两个多月过后，胡锦涛主席出访非洲8国，并出席了中国－利比里亚疟疾防治中心揭牌仪式。这是中国政府兑现一项承诺的开端。
青蒿素
英文名称：Artemisinin
中文别名：黄花蒿素、黄蒿素
分子式：C15H22O5
分子量：282.33
无色针状晶体，味苦。
在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油
醚中可溶解，在水中几乎不溶。
熔点：156-157℃ ( 水煎后分解）
【作用与用途】本品为一高效、速效抗疟药。作用于疟原虫红细胞内期，适用于间日疟及恶性疟，特别是抢救脑型疟均有良效。其退热时间及疟原虫转阴时间都较氯喹短。对氯喹有抗药性的疟原虫，使用本品亦有效。
过去20年来，最普通形式的疟疾的抗药性愈来愈强。正在广泛提供抗疟疾疗效更佳的以青蒿素为基础的复合疗法。药物政策的变化正在鼓励使用这些药物。从2001年到2004年，40个国家——其中半数在非洲——修正了其政策，要求采用这些更有效的抗疟疾疗法。
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