拯救三亿人的失明危机:诺贝尔奖获得者大村智

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来源于微生物的物质,推动了生命科学的进步

“这是微生物制造的物质,我能发现它,真是太好了”——大村智先生这样谈到他访问非洲的感想,他在那里接触了众多因罹患地方病盘尾丝虫病(河盲症)而失明的人们。他谦逊地反复说:“(这个药)是微生物制造出来的,并不是我有什么了不起。”但同时,毫无疑问他也从心里感受到了自己研发的药物改变了非洲人民的生活。

一种默默地藏身于伊豆的土壤之中的细菌,在邂逅大村之后,正在让世界上3亿人所面临的失明危险永远地成为过去。大村智对人类的这一贡献,是他获得2015年诺贝尔生理学医学奖的当之无愧的理由。

一边做业余高中教师,一边读研究生

1935年,大村作为长子出生在山梨县韮崎的一个农家。那里抬头能看到富士山和八之岳,群山环绕,冬季非常寒冷。父亲同意他升大学继续读书,于是大村考进了山梨大学学艺系,进一步学习了化学知识。毕业以后,他一边在业余高中当老师,一边在东京理科大学读研究生,一心扑在有机化学实验中,用5年时间完成了硕士课程,之后被母校山梨大学工学系发酵生产专业聘为助手。

那时大村开始意识到微生物的潜力。山梨大学非常重视对当地特产葡萄酒的研究工作。葡萄糖在酵母的作用下发酵,经过一个晚上被分解成酒精。大村从中得到启发——这绝对不是人类所能做到的,将自己掌握的化学知识与到微生物的力量结合起来,也许可以进行更尖端一些的研究。

大村立志开始进行真正的研究,1965年,他义无反顾地加入了日本细菌学之父北里柴三郎创设的北里研究所。虽然只是一个名为“助理工程师”的大学毕业级别的职位,但即便是誊写所长论文等工作他都不厌其烦尽力去做,因此得以迅速不断地积累了专业知识,同时还获得了大家的信赖。

与制药公司共同研发

大村智于1971年成为卫斯理大学(Wesleyan University,美国东北部康涅狄格州)的客座教授。招聘大村的马科斯·泰什勒(Max Tishler)是美国化学会会长,曾任世界最大制药公司默克公司(Merck)的研究所所长,是位伟大的化学家。大村在这里如鱼得水,全身心地投入到研究当中,并与一流学者们结下深厚的交情。但是,一年半后,他被命令回国。日本的研究经费当时只是美国的二十分之一。大村为了获得归国后使用的研究经费而四处奔波。

大村提出了与制药公司共同进行研究开发的方案。具体做法,是大村在北里研究所调查微生物及其产生的物质,通过试管内的试验,如果发现了与研究目的一致的生物活性物质,则在取得专利之后,将该物质提供给制药公司。动物实验及后续工作由制药公司进行,制药公司使用该物质制成药剂并成功投入市场时,制药公司将向北里研究所支付专利使用费。

当时,学术研究机构与产业部门的“产学合作”被舆论嘲讽为“企业插足”。但是,大村极力说服各方,主张“为了发现有效药物,不与企业合作是不行的”。而且,大村最富远见最为卓越之处,是他锁定动物用药,而非人体用药的开发。他认识到,世界上很多大企业都在拼命地开发人用药物,自己这样的小研究所即使去竞争也不会有胜算把握。最终他成功地从与泰什勒有长年交情的的默克公司,以及辉瑞公司(Pfizer)等大名鼎鼎的制药公司获得了资金。

在高尔夫球场附近的伟大发现

1973年,大村回国之后就任北里研究所的抗生物质研究所所长。他要求研究室的每个人在上下班途中或出差时都带一匙土回来。1974年,大村在从伊东市川奈的高尔夫球场附近采来的土壤中发现了一种新型放线菌Streptomyces avermectinius,并把它寄给了默克公司。他们把这种细菌的培养液投放到感染了寄生性线虫的老鼠身上后,发现寄生虫锐减,效果非常明显。该物质被命名为Avermectin(阿维菌素)。

生产出阿维菌素的放线菌。发现于静冈县川奈的土壤中  学校法人北里研究所提供(图片提供:时事通讯社)

阿维菌素对寄生在牛马肠道里的成虫具有很高的除虫效果,几乎可以驱除100%的寄生虫。默克公司的合成小组在阿维菌素的基础上尝试了改良,结果,合成出ivermectin(伊维菌素),1981年,默克公司将其商品化,命名为ivomec®(害获灭®),作为家畜和宠物的抗寄生虫药发售。驱除了家畜消化器官内的线虫,饲料的效果就会大幅度提高。1983年,ivomec在动物用药销售额上一跃拔得头筹。这种药不仅促进了世界食品及皮革的增产,还作为狗的丝虫病预防用药广泛用于宠物。

从动物用药到人类用药:在消灭热带病上取得巨大成果

仅此一项已堪称是对人类的贡献,但他们发现该药对人类的疾病也有效果。盘尾丝虫病(Oncocerciasis)是非洲等地患者较多的热带地区流行病,给人的皮肤和眼睛带来危害。该病经黑蝇(蚋)通过线虫的幼虫(微丝蚴),从人传染到人。微丝蚴在人体内变成成虫,不断产出大量幼虫,幼虫深入到皮下组织,在死亡时会诱发强烈的炎症反应。感染者中有20%会失明,在亚洲、非洲地区,这是仅次于沙眼的第二大失明原因。

伊维菌素只对幼虫有效,对成虫不产生作用。不过,如果一下子杀死成虫,被寄生的患者容易发生全身型过敏性反应(anaphylaxis),因此伊维菌素反而可以认为是理想的药。成虫在人体内能生存14年,在这期间,需要坚持每年吃一次这种药;但只要消灭了幼虫,就不会感染给他人了。带有成虫的患者逐渐减少,这种病最终就会被根除。

1987年,该药以Mectizan®为名首先在法国获得审批认可。从1988年开始,默克公司通过世界卫生组织(WHO)开始了该药的无偿捐赠。伊维菌素对以蚊子为传播媒介,由线虫给淋巴系统功能带来障碍的淋巴丝虫病也显示了效果,2012年,世界上有3亿以上的人使用了该药。其中大部分是为根除热带病而无偿捐赠的。

盘尾丝虫病预计在2025年、淋巴丝虫病预计在2020年将被彻底消灭,这堪称是发展中国家“公共卫生史上前所未有的巨大成果”,受到了联合国教科文组织(UNESCO)的高度评价。

100人以上的团队,研发新物质

这一系列的研究也使北里研究所受惠。开始共同研究之初,研究所的财政状况捉襟见肘,大村的研究室甚至面临“存亡”的危机。在奔走于世界各大制药公司的过程中,大村重新认识到北里柴三郎的知名度之高,他心中涌起了要守护这个研究所的使命感。

由于默克公司的无偿捐赠,伊维菌素的专利费仅来自动物类药,不过,仅此药就获得220亿日元以上的收入,让研究所顿时恢复了元气。大村团队的业绩还不只在于伊维菌素。他们发现了近500种微生物产生的化合物,其中有26种被用在了医药制品或农药,以及研究用试剂中。

之所以取得这些成果,是因为大村研究室独特的研究方法。如果锁定某种活性物质,目标物往往不容易出现。大村的方法是,发现新的化合物之后,再调查其活性,这是一种反转的思维方式。加上学生,他有一支上百人的队伍,其中有的小组负责从只有一克的土壤中分离出几千种细菌并探寻其功能,有的小组负责合成等以无与类比的方式系统地进行活性新物质的研究。

据说北里柴三郎曾经入选第一届诺贝尔奖(1901年)候选人名单。大村比任何人都更加敬重前辈柴三郎,在他的努力下研究所重获新生,并为自己赢得了诺贝尔奖。北里先生力图征服感染病的夙愿,在跨越一个世纪的漫长岁月后终于开花结果。

标题图片:得悉诺贝尔奖生理学或医学奖获奖决定的次日清晨,学生们用热烈的掌声欢迎走进北里生命科学研究所的特别荣誉教授大村智(右)。2015年10月6日于东京都港区(图片提供:时事通讯社)

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