青蒿素：从中国传统药方到全球抗疟良药
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来自传统药物的发现
曲折的前期筛选工作
“523 任务”制定的《中医中药、针灸防治疟疾研究规划方案》第二项为“民间防治疟疾有效药物和疗法的重点调查研究”。该方案的备注中列出了根据文献调查提出的作为重点研究的药物，其中列有青蒿（排在第 5 位）。但是，在之后的记录中没有发现有关青蒿筛选的相关记载。根据蔡国定回忆，该方案由中国医学科学院药物研究所傅丰永教授拟定，原本准备作为常山之后的重点筛选对象，后因傅丰永、蔡国定均在“文革”中“靠边站”或者下放“五七干校”而中断。
1969 年，在军事医学科学院驻卫生部中医研究院军代表的建议下，“全国 523 办公室”邀请中医研究院中药研究所（以下简称“北京中药所”）加入“523 任务”的“中医中药专业组”。北京中药所于1969 年 1 月接受“523 任务”，并指定化学研究室的屠呦呦担任组长，组员是余亚纲和郎林福。
1969 年 4 月，中医研究院革委会业务组编成了收集有 640 余方的《疟疾单秘验方集》。该验方集与当时其他文献类似，都是把与常山相关的验方列在最前面，其中第 15 页记载有青蒿，但并未对青蒿有特别的关注。
1970 年，“全国 523 办公室”安排军事医学科学院的顾国明到北京中药所协助他们从传统中药中寻找抗疟药物。由于当时北京中药所的条件较差，筛选出的样品由顾国明送往军事医学科学院做鼠疟模型的研究。余亚纲查阅中医药文献，并且以 1965 年上海市中医文献馆出版的《疟疾专辑》为蓝本，进行整理分析后列出重点筛选的药物为：乌头、乌梅、鳖甲、青蒿等。他们共用水煎或乙醇提取，筛选了近百个药方，其中青蒿曾出现过对鼠疟原虫有 60％—80％ 的抑制率，类似的结果有若干个。北京中药所档案显示，从 1970 年 2 月开始，屠呦呦小组一共送了 10 批 166 种样品到军事医学科学院进行检测，每一种样品都有相应的抑制率。其中，前 3 批样品大部分没有药物名称，只有溶剂提取物名称，主要溶剂为乙醇、乙醚、石油醚；第 4 批样品后面有特别注明“屠呦呦筛选”，同样没有具体药品名称，主要为一些酸性或碱性成分加水；从第 5 批样品开始均未有特别注明，但都写明了药物名称；第 8 批中最后一个药物为雄黄，抑制率为 100％；第 9 批中也出现了几次雄黄，抑制率均在 90％ 以上；青蒿出现在第 10 批样品中，抑制率显示为 68％，其提取溶剂为乙醇。这个结果与余亚纲的回忆一致：他在筛选过程中雄黄的抑制率曾有过 100％，青蒿的抑制率没有雄黄高，但考虑到雄黄为三氧化二砷类化合物，不适宜在临床上使用，因此退而求其次考虑抑制率排在其后的青蒿。20 世纪 70 年代后期，余亚纲因有其他任务调离研究小组，北京中药所因人力不足，打算下马该研究，研究工作处于停滞状态。
发现并命名青蒿素
1971 年 5 月 21 日—6 月 1 日全国疟疾防治研究工作座谈会在广州召开，会上领导小组改为由卫生部（正组长）、总后卫生部（副组长）、化工部和中国科学院三部一院领导。会上，北京中药所提出下马不干的想法，但未获得卫生部的批准。会后，北京中药所重新组织了研究小组，屠呦呦仍任组长，与组员钟裕蓉继续提取中药，郎林福和刘菊福做动物试验。屠呦呦曾表明“经过 100 多个样品筛选的试验研究工作，不得不再考虑选择新的药物，同时又复筛过去显示效价较高的中药。因为青蒿曾出现过 68％ 的抑制率，后来对青蒿进行复筛，发现结果不好，只有 40％ 甚至 12％ 的抑制率，于是又放弃了青蒿”。根据北京中药所的药物筛选记录，1971 年 7 月 26 日筛选（序号 16）青蒿抑制率 12％，9 月 1 日（序号 114）青蒿醇抑制率 40％，10 月 4 日（序号 191）青蒿乙醚抑制率达 100％。不过，档案中的药物筛选记录显示：1971 年 7—12 月，10 月 4 日 191 号青蒿乙醚提取物首次出现 99％ 的抑制率，第 201、205、277、278、281、307、345、347 等均为青蒿的样品，抑制率都在 99％ 及以上。刚开始的筛选结果并不太稳定，也有用其他溶剂提取的，抑制率都不高，12 月 6 日之后筛选的结果相对稳定。
1972 年 3 月 8 日，屠呦呦作为北京中药所的代表，在“全国 523 办公室”主持的南京“中医中药专业组”会议上作题为《用毛泽东思想指导发掘抗疟中草药工作》的报告，报告了青蒿乙醚中性粗提物的鼠疟、猴疟抑制率达 100％ 的结果，引起全体与会者的关注。资料显示，复筛时屠呦呦从本草和民间的“绞汁”服用的说法中得到启发，考虑到有效成分可能在亲脂部分，于是改用乙醚提取，这样动物效价才有了显著提高，使青蒿的动物效价由 30％—40％ 提高到 95％ 以上。屠呦呦最先提取出对鼠疟原虫具有 100％ 抑制率的青蒿乙醚中性成分，成为整个青蒿素研发过程中最为关键的一步，同时也开启了其他单位研究青蒿素的大门。
从 1971 年 1月起，屠呦呦小组开始大量提取青蒿乙醚提取物，并于当年 6 月底完成了狗的毒性试验。为了能尽快开展临床试验，在当年对青蒿乙醚提取物对狗的毒性试验结果尚存在一定争议的同时，6—8月期间，屠呦呦、郎林福、岳凤仙与章国镇、严述常、潘恒杰、赵爱华、方文贤先后以不同剂量分作两批进行了青蒿乙醚中性提取部分的自体试服，均未出现明显的毒副作用。在经过多次讨论以后，1972 年 8月，屠呦呦带队在海南岛开展青蒿乙醚中性提取物的临床疗效试验。期间，倪慕云设计了色谱柱分离的前处理，使青蒿乙醚提取物中性部分的抗疟作用再次得到提高。钟裕蓉从文献获知硅胶柱分离中性化合物更有效，于是便与助手崔淑莲在倪慕云柱前处理的基础上，按文献提供的方法用硅胶柱层析，石油醚－乙醚（后改为石油醚－乙酸乙酯）梯度洗脱，分离乙醚中性提取物。1972 年 11月8日，改用上海试剂厂生产的硅胶柱分离，然后用石油醚和乙酸乙酯－石油醚（不同比例）多次洗脱。最先获得少量的针状结晶，编号为“针晶Ⅰ”（No．1 或针 1）；随后洗脱出来的是针状结晶，编号为“针晶Ⅱ”（No．2 或针 2）；再后来得到的另一种方形结晶，编号为“结晶Ⅲ”（No．3 或方晶）。当时结晶的叫法比较多，并没有统一。同年 12 月初，经鼠疟试验证明，“针晶Ⅱ”是唯一有抗疟作用的有效单体。此后，北京中药所向“全国 523 办公室”汇报时，将抗疟有效成分“针晶Ⅱ”改称为“青蒿素Ⅱ”，有时也称青蒿素，两个名字经常混着用。再后，北京中药所均称“青蒿素Ⅱ”为青蒿素。
黄花蒿素与黄蒿素的相继发现
参加南京会议的山东省寄生虫病研究所研究人员回山东后，借鉴北京中药所的经验，用乙醚及酒精对山东产的黄蒿进行提取，经动物试验，获得较好的效果，并于 1972 年 10 月 21日向“全国 523 办公室”作了书面报告。山东省寄生虫病研究所在实验结果中指出：黄花蒿的提取物抗鼠疟的结果，与北京中药所青蒿提取物的实验报告一致。此后，山东省寄生虫病研究所与山东省中医药研究所协作，1973 年 10 月开始做有效单体的分离。当年 11月，山东省中医药研究所从山东省泰安地区采来的黄花蒿（Artemisia annua L．）中分离提取出 7 种结晶，其中第 5 号结晶命名为“黄花蒿素”，具有抗疟作用。
1972 年底，云南“523 办公室”副主任傅良书到北京参加每年一度的地区“523 办公室”负责人会议，得知了北京中药所青蒿研究的情况。他回去后召集云南药物所的有关研究人员开会，通报了这一消息，并提出利用当地植物资源丰富的有利条件，对菊科蒿属植物进行普筛。1973 年春节期间，罗泽渊在云南大学校园内发现了一种一尺多高、气味很浓的艾属植物——“苦蒿”，当下采了样本，带回所里晒干后进行提取。结果发现“苦蒿”的乙醚提取物有抗疟效果，复筛后结果一样。他们边筛选边提取，当年 4 月，罗泽渊分离得到抗疟有效单体“苦蒿结晶Ⅲ”，后改称为“黄蒿素”。