長春花和長春新鹼化學結構
■劉光裕
電影《我不是藥神》讓大家知道了一個抗癌神藥:格列衛。格列衛可以治療白血病,但高昂的價格讓人望而卻步。事實上,在抗擊白血病的歷史上,有一個藥物比格列衛要偉大,那就是「長春新鹼」。
通常情況下,病人首先會被靜脈注射長春新鹼來化療,若是恢復效果不錯,醫生才會建議吃靶向藥物格列衛。所以說,格列衛有點像一個追加口服藥物,而更為重要的是,長春新鹼由於價格相對便宜,反倒被大家忽視了。
長春新鹼是從長春花中提取的一個生物鹼,它的發現可謂是一個偶然事件。
長春花原產自馬達加斯加,是夾竹桃科的一種小花,有白色和粉紅色兩種。1750年左右,著名植物學家林奈發現並命名了長春花,由於花色好看且四季長開,被園藝師引入到世界各地,並發展出各種各樣的草藥文化。在英國、印度、中國、墨西哥等地民間均有利用長春花治療糖尿病、痢疾和其他病。
長春花雖有毒,但對於身患絕症的病人來說,小劑量服用一般也沒有關係。特別在胰島素未發明之前,很多糖尿病患者幾乎無藥可治。民間就將長春花和葉用來泡茶喝。
加拿大醫生羅伯特是一位研究糖尿病的醫學家。他哥哥也曾對發現胰島素作出了巨大貢獻,在聽說「牙買加人把長春花當茶喝來治療糖尿病」後,把這個消息告訴了羅伯特,還給他寄了些樣品。與大多數藥物學家一樣,羅伯特也是從民間醫學那裡獲取消息,通過科學方法去證實,然後分離出來有效的化合物,開發新藥。
通過給小白鼠和兔子血液中注射長春花提取液,他們發現長春花其實並不能降低血糖濃度。換言之,長春花根本對糖尿病沒有治療效果。然而神奇的事發生了。細心的實驗師發現,注射滅菌的長春花提取液會導致小白鼠肝臟和腎臟膿腫。既然沒有細菌感染,那麼小白鼠怎麼會發生膿腫呢?進一步的研究發現,原來長春花提取液破壞了小白鼠的免疫系統,再進一步的研究發現,長春花提取液直接破壞了脊髓造血細胞,所以導致免疫的能力降低。
「長春花中的成分能夠殺死白細胞。」敏銳的羅伯特很快意識到了這個重要的發現。長春花提取液雖然不能治療糖尿病,但很可能對白血病有治療效果。現在我們知道,白血病就是由於特殊的原因癌變、骨髓異常,造成不正常的白血球大量繁殖。
認識到長春花對白血病的潛在療效後,羅伯特邀請了另外一位化學家Charles Beer加入進來,著手將長春花中的特殊成分分離出來。1958年他們最終得到了一個有活性的生物鹼,將其命名為Vinblastine(長春花鹼)。
與兩位科學家同時在研究長春花的還有美國著名的醫藥公司Eli Lilly,後來兩個團隊合作研發,成功推出了我們現在熟知的抗癌神藥——長春新鹼。長春新鹼抗癌效果比長春花鹼更好,現在是治療白血病的首選化療藥物,特別對急性淋巴性白血病、霍奇金氏淋巴瘤等癌症有很好效果。
長春新鹼的作用機理是,它可以附著在微管之上,抑制有絲分裂過程。很多癌症就是因為細胞分裂失控,高速繁殖,因此長春新鹼被廣泛用於化學療法之中,治療癌症。
長春新鹼最明顯的副作用就是脫髮、便秘和行走障礙以及頭痛等。不過為了延長生存期,這些副作用都算不了什麼。
我的父親就是白血病患者,多次注射長春新鹼,在這個藥物的幫助下多活了兩年,因此我對這種「普通」的小花特別有感情。白血病患者由於白細胞升高之後,會惡意攻擊正常組織,因此會全身疼痛如螞蟻啃噬一般,以關節處尤為明顯。父親在最後彌留之際,吃止痛藥嗎啡已經不太管用,為了能順利回大理老家,就打了一點點長春新鹼,才能止住疼痛。
長春花是一種到處能看到的普通植物,但大家未必知道長春新鹼,未必了解非洲這種獨特的植物的卓越貢獻。
長春花鹼一經發現,便很快投入市場,成為明星抗癌藥物。然而,長春花植株中的長春新鹼含量極低,差不多500公斤幹葉子才能提取1克長春花鹼。在研發早期,長春新鹼的價格同樣高得驚人,每公斤價格高達數百萬美元。
如何能夠更加快速高效地獲取抗癌藥物。科學家一直以來都在努力。首先是能否通過模擬生物合成、批量生產?這一直以來都是一個巨大的難題,科學家60多年來一直還在探索研究。
2016年,日本一個研究團隊解析了長春鹼在葉片中的合成、運輸和調控,過程非常複雜。最近《科學》又發了一篇文章,說找到了控制長春花鹼合成的兩個關鍵酶和功能基因,這無疑對自然界的這個抗癌神藥有了進一步的理解。
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《中國科學報》 (2018-08-03 第2版 博客)