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青蒿素:感谢中医还是致敬西药?

 哈瓦那3 2019-07-13
顶尖名校博士,讲解靠谱健康知识
作者简介
应如是,本科毕业于清华大学生物系,后于医科院药物所从事抗高血压及抗脑缺血药物研发,曾公派访问美国哥伦比亚大学神经学系,现在业界从事营养健康领域研发。


(作者按:谨以此文献给我的2007到2011)

屠呦呦得奖了。不出意料的,大家又开始讨论中西医药的老话题。先是舆论为中医药的胜利欢欣鼓舞,接着专业人士们出来分辨,说青蒿素的诺奖其实是授予现代医学,再接着,屠呦呦在领奖时发表了题为《青蒿素的发现——中医给世界的礼物》的演讲。


那么,青蒿素的发现和开发到底应该感谢谁呢,笔者谨以有限的药学知识,嚼嚼这个梗。

青蒿素是天然产物吗?
如果非要套用经典研究模式,那么青蒿素的开发是标准的天然产物研发。

天然产物指的是来自天然生物的化学物质,广义上也可以经由化学合成而来。这些物质是有着明确的化学结构的化合物单体,这与传统药物的复杂体系截然不同。

但是单体与整体又是不可割离的:传统药物整体所表现出来的药理活性,是其所含主要活性天然产物的宏观表现。反过来讲,传统药物的治疗经验提示可以从中分离出具有相应活性的单体化合物。这就是包括青蒿素在内的许多天然产物在发现阶段(discovery)所凭借的理论依据,也是屠呦呦感谢中医的最主要原因。

但是,发现靠谱单体不太容易。通常这些化合物在全株植物中的含量非常低,不同溶剂轮番萃取后,十几公斤原料不见得能分离到1克想要的单体。运气不好时,也有可能分离着分离着活性就丢了。所以分离过程还得结合成活性评价来。

青蒿素的提取来源:黄花蒿

成药之路艰难且漫长
分离出的单体初步确认有活性后,还只是先导化合物(lead)。能不能成药,至少需要回答如下可能存在的问题:

·药效够不够强?

·溶解性怎么样?脂溶性怎样?能否及时溶解并跨过细胞膜被吸收?

·能不能抵御胃酸?

·经过肠肝的首过代谢后是否还是活性的结构?

·能否经过血脑屏障进入作用部位?——如果目标是中枢神经系统药物。

·毒副作用强不强?安全范围宽不宽?(注:安全范围是药物的最小有效量与最小中毒量之间的范围,安全范围越大,用药越安全,成药性越好)

·稳定性好不好?能不能满足生产和保存的要求?能否保证在消化道中一直是预期的形态?

天然来源的化合物并不是为人体量身定制的,因此可能会有如上一项或多项的不足。在药物研发的早期阶段,可以通过改造化合物的分子结构进行优化(比如青蒿素通过结构修饰得到双氢青蒿素,其临床药效提高到10倍)。得到的成药性较为良好的化合物,称之为候选化合物(candidate)。

候选化合物将正式进入药物开发阶段,对原料药和药物制剂进行一系列合乎法规要求的评价。了解其确切的药效,潜在的毒性,在体内的处置过程,以及生产的可行性、保存的稳定性等等。一路绿灯下来,才是最终的药物。

但是别高兴太早,即便经过层层考验终于成药了,对于青蒿素这种抗疟药物而言,还要时时警惕耐药性的出现,随时做好改进的准备(参考菠萝有关青蒿素的文章,点击这里)。

总的来说,青蒿素的研发采用了天然产物类药物的研发策略和评价方法,是药物化学、药理学、药剂学等多学科通力协作的成果。

新药研究与开发流程简图

必须致敬的现代科学
天然产物药物研发,并非医药一家的成果。基础学科的发展,为应用领域出成果作出了不可磨灭的贡献。比如任何一个阶段都必不可少的统计学,直接与药物吸收相关的晶体学,更不用说无时无刻不在提供新思路新工具的基础生物学。

还以青蒿素为例,讲讲生物工程的用处。

现在市售的青蒿素分离自黄花蒿,一方面植物的产量有限,另一方面不同地区植物的有效成分含量不同,难以满足更广泛人群的需要。通过了解青蒿素在植物体内的合成过程,用分子生物学技术将青蒿素合成基因导入微生物,实现青蒿素的生物合成,就是一种可能的解决方案。经过多年的努力,国内外不同的实验室在人工合成青蒿素方面已经取得一些进展。

扩展到更广泛的天然产物研发领域,基础生物学还有助于:

·构建快速筛选模型了解目标化合物的活性和潜在毒性。构建这些模型,需要对疾病的生物学通路有着较为准确清晰的认识——你才知道要建什么模型;也需要生物化学和分子生物学等技术的应用——你才知道怎么建模型。如果有足够靠谱的模型,屠呦呦们就可以少在自己身上试新药了。

·了解化合物的确切作用机制,确定药物靶点,开发同类药物。另外,一些天然产物宏观上表现出过犹不及的毒性,或者与活性作用截然不同的不良作用,可能就是化合物作用于多靶点所导致的。药物靶点寻找之难,只有经历过的人才知道。即便是现有最先进的生物学研究成果,有时也是不够用的。

·研究化合物体内代谢过程。解答药吃多了会不会中毒、喝茶吃萝卜会不会影响药效等问题。


为什么要感谢中医?
中医的作用主要体现在天然产物的发现阶段。

屠呦呦在演讲中提到“学科交叉为研究发现成功提供了准备”,的确,发现靠谱单体不是只靠运气。

前文我们说到,民间医学的偶然发现是天然产物研究的一个素材来源。别看先导化合物的发现大概只占整个药物研发价值链的10%,它却决定了后面90%的命运。所以,包括中医在内的传统医学所积累经验尽管粗糙,却是无比宝贵的素材资源库,只是库里鱼龙混杂(欢迎翻阅《本草纲目》“人部”刷新三观)。人们掌握越多的科学工具,分辨能力就越高;掌握了现代工具的我们,应当对资源库的缔造者以崇高的敬意,他们以有限认知水平做出的工作为现代药学提供了源源不断的灵感。

屠呦呦在演讲中强调了“信息搜集、准确解析”的重要性。古书的记载并非是拿来就能用,而需要追本溯源、比较辨析!比如很多人在争论黄花蒿不是青蒿的问题。其实多读些典籍乃至现代的研究文献,就会发现不少书籍和研究者对植物资源的分类辨析是相当混乱的。要拨云见日,典籍、现代植物学知识、生药学知识都很重要(参见果壳网ArtemisiaLiu:2015诺贝尔奖,青蒿素、青蒿、黄花蒿,究竟什么关系?)

此外,典籍中对药材的生长环境、采摘时间、药用部分、炮制方法等有详尽的记载,现在我们知道,这些因素会影响药材中活性成分的含量,进而影响其药效或者毒性。所以,对典籍中只言片语的记载,多花点时间琢磨琢磨,也是必要的。葛洪《肘后备急方》:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”一语,就给了屠呦呦用低沸点溶剂提取的灵感。

至于这类研究到底能不能算现代的中医药?这是个见仁见智的话题。虽然青蒿素等天然产物的研究方法是“舶来品”;但是,说它是中药现代化的一个方向也未尝不可。

我国特色的天然产物研究始终是无法脱离传统医学而独立存在的。如果我们对中医所描述的病症没有丝毫的理解,也就无法推测适用于这些病症的药用植物可能对应的现代药理作用。如果我们读不懂典籍对药材来源、性质、加工及服用方法的记载,那么从药用植物从寻找活性成分的路途将更为漫长和艰辛。

换个角度讲,世界上没有一种知识是限制传播的,没有一个学科是停滞不前的。在天然产物理念进入中国的同一时代,梁思成等考据古代建筑和美术典籍,以毕生精力应用西方实地调查测绘法研究中国古代建筑,开创了中国建筑历史与理论新学科;徐悲鸿强调素描的根基,用“写实主义”改造中国画,成为中国画划时代的里程碑。传统医学要进步,不能固步自封。现代科学要跑得快,也不应排斥前人的肩膀。

海纳百川,乃成其大。


健康君编辑 | miffyyz 菠萝

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