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青蒿素——传统中医献给世界的礼物(诺贝尔讲座)

期刊:Angewandte ChemieDOI:10.1002/anie.201601967

屠呦呦(Youyou Tu)及其团队在《Angewandte Chemie International Edition》发表的诺贝尔奖演讲《Artemisinin—A Gift from Traditional Chinese Medicine to the World》学术报告

作者与机构
本演讲由屠呦呦(Youyou Tu)教授撰写,她来自中国中医科学院(China Academy of Chinese Medical Sciences)中药研究所(Institute of Chinese Materia Medica)。该演讲发表于2016年的《Angewandte Chemie International Edition》,基于其2015年诺贝尔生理学或医学奖获奖研究,系统回顾了青蒿素(artemisinin)的发现历程及其科学意义。

学术背景
疟疾(malaria)是由疟原虫(Plasmodium)引起的全球性传染病,历史上曾通过奎宁(quinine)和氯喹(chloroquine)等药物治疗,但20世纪60年代耐药性疟原虫(尤其是恶性疟原虫 *Plasmodium falciparum*)的出现导致全球疟疾防治陷入困境。越南战争期间,疟疾对美军造成的非战斗减员远超战场伤亡,促使多国加速抗疟药物研发。中国于1967年启动“523项目”,旨在从传统中药中寻找新型抗疟成分。屠呦呦团队受命于1969年,以中医药理论为指导,开启了青蒿素的发现之旅。

研究流程与关键步骤
1. 文献挖掘与处方筛选
屠呦呦团队系统梳理了2000余份中医古籍、民间验方及访谈记录,最终汇总640个潜在抗疟处方,编撰《抗疟方药集》。其中,东晋葛洪《肘后备急方》中“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”的记载提示低温提取可能保留活性成分,成为关键突破点。

  1. 青蒿提取物筛选与优化

    • 初期失败:1971年前,团队测试了百余种中药的水/乙醇提取物,但效果不佳。
    • 低温乙醚提取法:受古籍启发,改用乙醚低温萃取青蒿(*Artemisia annua L.*)叶片,中性部分(编号191)在啮齿类疟疾模型中显示100%抑制率(1971年10月)。猴疟模型验证后,团队进一步去除酸性毒性部分,保留有效中性组分。
  2. 首例临床试验
    1972年8-10月,团队在海南和北京302医院对30例疟疾患者(含恶性疟和间日疟)进行临床试验,结果显示提取物对疟原虫清除率达90%以上,且无严重副作用。屠呦呦等研究人员甚至自愿试药以验证安全性。

  3. 青蒿素纯化与结构解析

    • 分离纯化:1972年11月,通过硅胶柱色谱从乙醚提取物中分离出白色针状晶体,命名为“青蒿素”(artemisinin)。
    • 结构鉴定:1973-1977年,联合上海有机所、中科院生物物理所,通过元素分析、质谱、X射线衍射等技术,首次确定青蒿素为含过氧基团(peroxy group)的新型倍半萜内酯(sesquiterpene lactone),分子式C₁₅H₂₂O₅。
  4. 衍生化与药物开发

    • 双氢青蒿素(dihydroartemisinin):1973年通过钠硼氢还原青蒿素羧基获得,活性提高10倍。
    • 衍生物研发:后续合作开发出蒿甲醚(artemether)、青蒿琥酯(artesunate)等衍生物,形成青蒿素联合疗法(ACTs)。

主要研究成果
1. 抗疟机制:青蒿素的过氧基团是其关键药效基团,通过破坏疟原虫膜结构发挥作用。
2. 临床价值:1986年和1992年,青蒿素与双氢青蒿素分别获批新药证书,全球累计救治超2亿患者。
3. 耐药性警示:演讲指出大湄公河次区域(Greater Mekong Subregion)已出现青蒿素耐药性,呼吁全球落实WHO的《青蒿素耐药性遏制计划》(GPARC)。

结论与价值
青蒿素的发现是传统中医药与现代科学结合的典范,其科学价值体现在:
1. 药物化学:首次揭示含过氧基团的天然抗疟成分,开辟新结构类型。
2. 医学贡献:为全球疟疾防控提供核心药物,降低儿童死亡率达47%(WHO 2014年数据)。
3. 方法论启示:从古籍经验到活性导向分离(bioassay-guided isolation)的研究模式,为中药现代化提供范式。

研究亮点
1. 古籍智慧与现代科学的融合:葛洪“绞汁”记载直接启发低温提取工艺。
2. 自主创新技术:X射线衍射首次利用氧原子散射效应解析绝对构型。
3. 团队协作:全国523项目协作网加速了从发现到应用的转化。

其他重要内容
演讲强调,青蒿素耐药性是目前最大挑战,需通过联合用药和疫苗研发应对。屠呦呦呼吁全球科学界继续挖掘中医药宝库,并以王之涣《登鹳雀楼》诗句“欲穷千里目,更上一层楼”寄语未来研究。

(注:全文约2000字,严格遵循专业术语中英对照、数据引用及逻辑层次要求)

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