523項目

523項目（又稱五二三項目、523任務）^[1]，是中華人民共和國政府在越南戰爭期間進行的秘密軍事研究項目的代號。於1967年5月23日正式啟動，並以5月23日開會日期為代號，稱為「523項目」^[2]。項目的目的是發現新的抗瘧疾藥物，因為當時北越士兵中因疾病喪命的數量超過實際戰鬥。根據越南民主共和國（時稱北越）領導人、越南勞動黨主席胡志明的請求，中國共產黨中央委員會主席毛澤東、國務院總理周恩來下令的一次科研項目，500多名中國科學家被招募。該項目分為兩個部分，一部分進行人工合成的化合物開發，另一部分用於分析中草藥。項目成效顯著，科學家成功發現和開發一類新的抗瘧藥物，稱為青蒿素類藥物。項目終止於1981年。

因為其療效高，安全性和穩定性，青蒿素及蒿甲醚和青蒿琥酯成為首選治療惡性瘧疾的藥物。他們的組合藥物，被世界衛生組織所倡導，並被列入世界衛生組織的基本藥物清單。該項目的科學家之一，中國軍事醫學科學院微生物與流行病學研究所教授周義清（英語：Zhou Yiqing）因複方蒿甲醚（蒿甲醚-本芴醇的聯合用藥），獲得了2009年歐洲專利局「年度發明家」大獎^[3]。中國中醫研究院中藥研究所青蒿素研究中心主任屠呦呦，因她在發現青蒿素中的貢獻，獲得了2011年拉斯克臨床醫學研究獎和2015年諾貝爾生理學或醫學獎^[4]。

背景

20世紀60年代，越南戰爭時期，越南民主共和國（北越）軍隊受到瘧疾困擾。為此，北越向中國求援。於是，時任中國共產黨中央委員會主席的毛澤東和國務院總理的周恩來向中國大陸的頂級科學家下令，要求他們幫助研發相關藥物。當時，中國的形勢因為文化大革命的開展正開始逐漸失控，但是，由於命令來自毛澤東本人，該項目得以進行。另一方面，這個項目此前也已經有做了一定的進度與規劃^[5]。在1967年5月23日，「瘧疾防治藥物研究工作協作會議」召開，代號為「523項目」的抗瘧藥物研究工作正式開展。在接下來14年中，來自60所軍民機構的500位科學家參與了此項目。^[6][7]

過程與成果

「523」任務組成了瘧疾仿製藥物的製劑和包裝的研究、中醫中藥、針灸防治瘧疾研究、瘧疾防治藥物現場效果觀察、驅蚊劑的研究、瘧疾防治新藥的化學合成和篩選共五個專業協作組。在統一規劃下，在各地區「523」辦公室的共同協調下，全國各地「523」項目組研究人員任務上分工合作、專業上取長補短、技術上互相交流、設備上互通有無，調查民間秘方１萬多個，實驗室廣篩中草藥5000餘種和化合物4萬多個。^[8]

最初的重點在現有合成藥篩選，藥物組合採用乙胺嘧啶/氨苯碸，乙胺嘧啶/磺胺多辛，磺胺多辛/哌喹磷酸鹽，用於戰場士兵測試，然而這些藥物有嚴重的副作用。因此，隨後項目重點集中在對中藥的研究及新化合物的合成。

常山與常山鹼

首先是草藥常山，它最早收錄於《本草綱目》和《神農本草經》。在1940年代，中國科學家已經發現常山對不同種類的瘧原蟲有作用^[9]。美國科學家分離常山鹼，作為主要的抗瘧化合物^[10]。該項目的科學家們證實了抗瘧活性，卻發現常山的毒性遠超過奎寧，不適合人類使用^[11]。儘管項目結束後，科學家仍試圖找出合適的衍生物^[12][13][14]。而其中常山酮被證明是一種有效治療瘧疾、腫瘤、纖維化和炎症性疾病的藥物^[15]。

青蒿素及其衍生物的發現

黃花蒿

《肘後備急方·卷三》中的記載

中國中醫科學院的屠呦呦（右）和她的與老師樓之岑副教授一起研究中藥。

除常山外，中醫中藥、針灸防治瘧疾研究組還嘗試多種中藥，包括烏頭、烏梅、鱉甲、青蒿等成千上萬種中藥，但是這些中藥提取物要麼抑制率不穩定，要麼就是藥效甚微，篩選出的4萬多種抗瘧疾的化合物和中草藥。^[16]同時，李國橋1967年被點名組織一個針灸小組，加入523項目。隨後，李國橋帶著小組成員深入瘧疾高發地區進行治療。1969年，李國橋故意感染瘧疾，「以身試法」實驗針灸療法。^[17]上述嘗試均未能有令人滿意的效果。

1969年，在軍事醫學科學院駐衛生部中醫研究院軍代表的建議下，全國「523辦公室」邀請北京中醫研究院加入中醫中藥專業組，屠呦呦擔任研究組長。項目展開後，她通過閱讀中醫典籍、查閱群眾獻方、請教老中醫專家等方式，用3個月時間，收集了2000多個方藥，編輯成《瘧疾單秘驗方集》，送交「523」辦公室。^[18]該組從2000餘種中藥中篩選出640餘種可能具有抗瘧活性的藥方，並以這些藥方所涉的200餘種植物製成380餘種提取物。通過檢驗這些提取物對患瘧疾小鼠的作用發現常山提取物抗瘧作用最強，而青蒿提取物對小鼠瘧疾的抑制率曾達到68%，但實驗結果不夠穩定。其他科研機構也得出類似結論。因此，在相當長的一段時間裡，青蒿並沒有引起大家的重視。^[19]

但是，歷史記載認為青蒿確實可以治療瘧疾，並且收效顯著。緣何在實驗室里青蒿的提取物不能很有效地抑制瘧疾呢？屠呦呦認為，也許是溫度在從中作梗，很有可能在高溫的情況下，青蒿的有效成分就被破壞掉了。據屠呦呦介紹，其靈感從中醫學家葛洪的《肘後備急方》一書中「青蒿一握，以水二升漬，絞取之」得出^[20][21]。但早在20世紀50年代中到60年代初，中國科學家用化學手段來分離中藥材的化學成分就已經有了一套比較成熟的常規分離方法。使用親脂性溶劑(如氯仿、乙醚、石油醚、乙酸乙酯等和水不能混溶的溶劑)進行粗分離是常規操作。中國醫學科學院藥物研究所在1972年編寫過一套系統的書籍^[22]，而此前他們還舉辦過相應的中草藥進修班。

1971年下半年，研究組將溶劑乙醇換成乙醚，在低溫下用乙醚提取，除去提取物中的酸性物質後，發現剩下的部分無毒而且對實驗動物有100%的療效。1971年12月至1972年1月期間，在感染瘧疾的猴子身上進行測試，中性部分顯示出同樣的抗瘧效果。^[23]1972年3月，全國523辦公室在南京召開中草藥專業組會議，屠呦呦作為中國中醫研究院中藥研究所的代表，報告了青蒿對鼠瘧原蟲近期抑制率可達100%的實驗結果，引起全體與會者的關注。1972年7月，對該提取物進行了臨床試驗，結果良好。1972年11月，研究組從提取物中分離出一種無色晶體，並測定了熔點和分子量，命名為青蒿素。山東省中醫藥研究所和雲南省藥物研究所隨即獨立重現了上述實驗，分別獲得抗瘧有效單體，並命名為「黃花蒿素」（山東）和「黃蒿素」（雲南）。此命名差異源於北京中藥所所用的青蒿都是北京近郊產的黃花蒿。在1972年3月會議報告前北京中藥所已因調查效價不穩定和青蒿的品種雜亂的關係而發現這一問題，但未做更名處理。而山東省中醫藥研究所使用的是從山東省泰安地區采來的黃花蒿。雲南省藥物研究所使用的則是從雲南大學校園內發現的中亞苦蒿。這三種來源不同的提取物後被統一命名為青蒿素。1973年9月，青蒿素首次用於臨床。^[24][25][26]

與此同時，項目組開始著手研究青蒿素的結構。該工作由北京中醫研究院和上海有機所共同完成。至1975年初，已確定青蒿素的分子式為C₁₅H₂₂O₅，是一個含有六員環內酯的倍半萜。4月，北京藥物所在項目組內部會議上報告了鷹爪素的結構。受到鷹爪素結構的啟發，上海有機所設計實驗證實青蒿素含有過氧鍵。根據有關資料記載，由於北京中藥所提取到的青蒿素純度較低，在全國「523辦公室」的協調下，雲南省藥物研究所和山東省中醫藥研究所為有機所提供了一些純度較高的結晶供測定化學結構用。^[27]1975年底，中科院生物物理所通過XRD確定了青蒿素的分子結構和相對構型。隨後又通過旋光色散法測定了絕對構型。由於涉密，1979年這些研究成果才陸續發表。^{[24][25][26][28]}

青蒿琥酯及其聯合用藥

青蒿琥酯是通過採用丁二酸、將雙氫青蒿素合成而生。它非常穩定，並因此作為青蒿素類藥中的唯一口服片劑、直腸膠囊和靜脈注射用藥^[29]。臨床證明，它是治療惡性瘧原蟲引起的惡性瘧疾的最有效藥物^[30]。2006年，世界衛生組織已明確採用青蒿琥酯作為治療惡性瘧疾的一線藥物（但與其他抗瘧藥結合使用，以防止出現耐藥性）^[31]，它也錄入世界衛生組織的基本藥物清單^[32]。青蒿琥酯聯合用藥（比如青蒿琥酯/阿莫地喹^[33]和青蒿琥酯/甲氟喹^[34]）被證明比單純的青蒿素甲醚藥物的療效更明顯^[35]。

其他合成藥物

523工程也產生了一些合成藥物，包括1973年的咯萘啶、1976年的本芴醇、1986年的萘酚喹（英語：naphthoquine），這些合成物都用於抗瘧和青蒿素聯合療法^[36]。

項目終止與後續

1975年4月30日，北越攻入西貢，越南戰爭結束，523項目的軍事目的已經消失。研究人員不允許公布其發現，卻可以在工作團隊中分享成果。最早的英文成果公布（即中國範圍以外的）於1979年12月的《中華醫學雜誌》，作者為「青蒿素抗瘧研究協作組」^[37]。這一公布引起了熱帶病研究和培訓特別規劃（Special Programme for Research and Training in Tropical Diseases (TDR)）的關注（其為聯合國兒童既機會、聯合國開發計劃署、世界銀行、世界衛生組織贊助的聯合國項目計劃），然而其研究成功卻未能向非中國科學家公開。1980年代初期，項目研究幾乎全部停止，並於1981年正式終止^[38]。然而TDR利用這一時機，在北京組織了第一次對青蒿素及其衍生物的國際會議；隨後在世界衛生組織的支持下，中華人民共和國衛生部成立了對發展青蒿素及其衍生物的全國指導委員會，以延續523項目的發現和成果^[38]。

首次的國際合作產生於基思·阿諾德的羅氏遠東研究基金會和一些中國科研人員。1982年，他們發表論文《甲氟喹與青蒿素的抗瘧作用》到《柳葉刀》上，比較甲氟喹和青蒿素在治療對氯喹有抗藥性的惡性瘧原蟲上的作用^[39]。基思·阿諾德早在1979年開始研究甲氟喹，並希望能夠在中國推廣測試新藥；他和他妻子也是讓523項目國際矚目的重要人物^[40]。美國的華特瑞陸軍研究院（英語：Walter Reed Army Institute of Research）是中國以外首個生產青蒿素及其衍生物的部門。該生產為青蒿素的商業成功鋪平了道路^[41]。

複方蒿甲醚的發明

在臨床上，蒿甲醚比其母體青蒿素有更好的效果。在1981年的青蒿素及其衍生物的全國指導委員會，授權中國軍事醫學科學院微生物與流行病學研究所教授周義清專攻蒿甲醚，他將蒿甲醚與苯芴醇聯合用藥，成為抗瘧疾藥中最有效的產品。隨後他們發現聯合用藥的口服片劑對於治療惡性瘧疾有非常高的治癒率，超過95%，包括治療被證明存在抗藥性的其他藥物情況^[42]。1991年，他們申請專利，但在2002年才獲得批准。1992年，他們在中國註冊為新藥，隨後諾華公司簽署一項大規模生產協議，並於1991年，獲得一項國際許可權利，並賦予品牌為「複方蒿甲醚」（Coartem）。2009年，該藥物獲得美國食品和藥物管理局的批准^[43]。