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与谢恬教授神交多年,先后分享了他的系列成果和奖项,也多次想为他写点什么,但似乎总是理不清头绪,一直拖延至今。终于在困顿之后有了思路,就从他的“分子配伍理论”说起吧:
1 一个困扰现代医学的难题
癌症,是人类健康最大的敌人之一。现代医学对付癌症的主要武器是化疗药物,即用化学合成的分子去攻击快速分裂的癌细胞。但化疗有一个致命的弱点:毒性与耐药性。
癌细胞非常“聪明”。一种化疗药用久了,癌细胞就会“学会”如何躲避它,要么把药物泵出细胞外,要么改变自身的分子结构让药物找不到攻击目标。于是,医生不得不加大剂量,或者换用新药。但肿瘤很快就会产生对新药的耐药性。就这样,患者陷入了一场与癌细胞之间永无止境的“军备竞赛”。
更糟糕的是,大多数化疗药物不分敌我,它们不仅杀死癌细胞,也杀死体内分裂较快的正常细胞,比如毛囊细胞(导致脱发)、骨髓细胞(导致免疫力下降)、消化道细胞(导致恶心呕吐)。这就是化疗“杀敌一千,自损八百”的困境。
单一化学成分的药物,靶点单一、通路单一,癌细胞很容易“绕道而行”。那么问题来了:有没有一种办法,让药物像一支多兵种联合作战的部队,从多个方向同时攻击敌人,让敌人无处可逃?
杭州师范大学药学院院长谢恬教授给出了答案。
2 从一株中药开始的三十多年探索
谢恬教授的故事,要从一味中药材说起。
上世纪八十年代末,获得医学博士学位的谢恬开始了一项看似“大海捞针”的工作,在上万种中药里寻找高效低毒的抗癌成分。他不断请教名老中医、查阅文献、做实验筛选。经过无数次失败,他终于把目光锁定在了一味浙江道地药材上——温郁金(温莪术)。
温郁金,是“浙八味”之一,中医认为它能“消癥散结、破血止痛”。谢恬团队从温郁金的挥发油中分离出了一类化合物——榄香烯。细胞及动物实验证实,榄香烯对肺癌、肝癌、脑癌、食道癌、胃癌、肠癌、胰腺癌、乳腺癌、骨转移癌、宫颈癌等多种癌症都有很好的抑制作用,而且几乎无毒副作用。
但谢恬并没有止步于此。他发现了一个更有趣的现象:温郁金中同时包含β-榄香烯、γ-榄香烯、δ-榄香烯三种分子。前人研究榄香烯时,往往只关注β-榄香烯一种成分,但谢恬团队发现,三种榄香烯共同配伍时,抗癌效果最好。
为什么三种成分一起用,效果比单独用一种更好?这个问题,让谢恬走上了一条全新的理论探索之路。
3 分子配伍理论:让千年智慧“说现代话”
要理解谢恬提出的“分子配伍”理论,先要理解中医的配伍思想。
配伍,是中医药学的核心概念。中医开方子,不是把几味药随便堆在一起,而是按照严格的规则组合成一个有机整体。这个规则就是“君臣佐使”:
君药:针对主病、主证,起主要治疗作用的药物。
臣药:协助君药,或针对兼病、兼证发挥作用的药物。
佐药:协助君药治疗兼证,或消减君药的烈性、毒性。
使药:引导各药到达病灶,或调和各药的作用。
一服好的中药方剂,就像一个配合默契的团队:君药是主将,臣药是副将,佐药是辅助,使药是后勤和向导。大家各司其职,目的是协同作战。
但传统中药有一个“硬伤”:药效成分不清楚、质量难以控制。一服汤药里到底有哪些化学成分在起作用?每种成分贡献了多少?这些问题,传统方法很难回答。
谢恬想:能不能把“君臣佐使”的配伍思想,从“药材级别”精确到“分子级别”?
2010年和2013年,谢恬团队先后在《中国实验方剂学杂志》发表论文,正式提出中西医结合“分子配伍”理论。
2019年,他在人民卫生出版社出版了《榄香烯脂质体抗肿瘤中西医结合基础与临床研究——分子配伍研发抗癌新药理论与实践》,陈竺、陈凯先、孙汉董、张伯礼、魏于全、黄璐琦6位院士为之作序;樊代明院士、詹启敏院士、赵国屏院士、杜贤总编在首发式上作书评。
2024年,他在爱思唯尔出版社出版《Elemene Antitumor Drugs:Molecular Compatibility Theory and its Applications in New Drug Development and Clinical Practice》,原国家重大新药创制技术总师桑国卫院士、副总师陈凯先院士为本著作作序。
这个理论的核心可以概括为一句话:“将成分清楚、结构明确、作用机制清晰的中药活性成分,遵循君臣佐使及量效最佳原则,优化配伍成‘分子复方’”。
换句话说,分子配伍理论要做的是三件事:
第一,把中药里的有效成分“认清楚”,不再是一锅“糊涂汤”,而是搞清楚每一个活性成分的化学结构是什么、作用机制是什么。
第二,按君臣佐使的原则“配明白”,哪些成分是君(主攻)、哪些是臣(助攻)、哪些是佐(减毒)、哪些是使(导向),按最佳比例组合。
第三,用现代制剂技术“做精致”用脂质体、纳米制剂等先进剂型,让药物精准到达病灶。
谢恬教授这样解释分子配伍的优势:它通过优化药物的有效成分和作用机制,形成具有协同叠加效果的“分子复方”,发挥多分子配伍、多靶点共效、多通路协同、多环节干预的作用,尤其对治疗癌症等重大慢性疾病,表现出更好的疗效、更小的毒副作用,也不易产生耐药。
4 榄香烯脂质体:分子配伍理论的“代表作”
分子配伍理论不是纸上谈兵,谢恬团队用三十多年的时间,把这个理论变成了一个实实在在的成果:榄香烯脂质体。
榄香烯脂质体是怎么“分子配伍”的?谢恬教授在一项发明专利中详细描述了它的“分子复方”构成:
君药:β-榄香烯——具有显著的抑杀肿瘤细胞作用。
臣药:γ-榄香烯和δ-榄香烯——协同增强β-榄香烯的抗癌作用。
佐药:大豆磷脂和胆固醇——将榄香烯包裹成多相脂质体,形成靶向纳米微球,使榄香烯精准递送至肿瘤病灶。
使药:磷酸氢二钠、磷酸二氢钠——pH调节剂,保证制剂的稳定性。
七种成分,各司其职,缺一不可。这就是一个典型的“分子复方”。
榄香烯脂质体的意义,远远超出了一个新药本身。它创造了多个“全球第一”:
全球第一个仅含碳氢元素的抗癌新药。绝大多数药物都含有氮和氧元素,教科书上有“无氮氧不成药”的说法,榄香烯脂质体彻底颠覆了这一观念。
全球第一个抗肿瘤脂质体纳米制剂。谢恬团队设计建成了全世界第一条脂质体靶向抗癌药物产业化生产线,比美国早了2年,比欧盟早了3年。
全球第一个分子配伍抗癌新药。
2012年,榄香烯脂质体项目荣获国家科技进步二等奖,2019年获中国发明专利金奖。谢恬团队还获得了国家科技进步二等奖2项、中国发明专利金奖2项、教育部一等奖3项,还荣获中国药学发展突出成就奖、何梁何利科技奖、吴阶平医药创新奖、树兰医学奖等荣誉。
榄香烯脂质体(榄香烯乳状注射液、榄香烯口服乳)已在中国获批用于治疗肺癌、肝癌、脑癌、食管癌、骨转移癌、鼻咽癌、癌性胸腹水等多种癌症,并被列入国家医保药品目录及多部临床指南,目前已进入美国三期临床试验。团队还在进一步研究榄香烯治疗乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、肠癌、子宫内膜癌等妇科肿瘤等新适应症。
5 为什么分子配伍能克服耐药性?
回到开头的问题:为什么单一化学成分的药物容易产生耐药性,而分子配伍的药物不容易?答案在于“多靶点”。
癌细胞产生耐药性,通常是因为它找到了“绕过”药物攻击靶点的路径。好比敌人发现你只从东边进攻,它就把兵力全部调到东边防守;你攻不进去,它就安全了。但分子配伍的药物是从多个方向同时进攻的。君药攻击主靶点,臣药攻击辅助靶点,佐药削弱癌细胞的防御能力,把药物精准递送到肿瘤组织。癌细胞想要同时对多个靶点产生耐药性,难度呈指数级上升。
这就好比一支多兵种联合作战的部队——步兵、炮兵、空军、特种兵同时出击,敌人防住了东边防不住西边,堵住了前面堵不住后面。这就是分子配伍“不易产生耐药”的奥秘。
与此同时,分子配伍还能降低毒性。传统化疗药像“地毯式轰炸”,好坏细胞一起杀。而分子配伍通过“使药”的导向作用,让药物更多地聚集在肿瘤组织而非正常组织;通过“佐药”的减毒作用,降低君药的毒性。这就是为什么榄香烯被证实“高效低毒”,抗癌效果好,但毒副作用轻微。
6 中药现代化的第三条路
中药现代化,长期以来有两条主要路径:
一条是 “单体化” ,从中药里提取单一有效成分,做成西药一样的化学药。青蒿素就是这条路最成功的代表。但这条路也有局限,单一成分往往不如原药材的综合效果好,且容易产生耐药性。
另一条是“标准汤剂”,保留传统复方,用现代技术控制质量标准。这条路尊重了中医的整体观,但“成分不清、机制不明”及质量难以控制的问题仍然存在。
分子配伍理论,走出了第三条路:它既保留了中药复方“多成分协同”的核心理念,又用现代科学把每一个成分“说清楚”——分子结构清楚、机制清楚、配比清楚、质量可控。
谢恬教授这样总结:“分子配伍理论兼取了中药复方综合作用的优势和西药单体针对性强的优点”,形成具有“多分子配伍、多靶点共效、多机制协同、多水平调节、多环节干预”的“分子配伍新药”。
7 从一株小草到一个理论
从温郁金中提取榄香烯,到提出分子配伍理论,再到研发出榄香烯脂质体,谢恬团队走了近四十年。
四十年,对于一个科学家来说,几乎是整个学术生涯。但正是这份坚守,让一个源自千年中医智慧的构想,变成了能够实实在在造福患者的药物。
如今,谢恬团队还在继续前行。他们正在探索用人工智能和机器学习加速分子配伍的研究,即让AI帮助筛选最佳的成分组合、预测最佳的配伍比例。分子配伍理论也从抗癌领域,逐步扩展到更广泛的中药现代化研究之中。
从“饮片复方”到“分子复方”,从“一锅汤药”到“脂质体纳米制剂”,谢恬教授的分子配伍理论,为古老的中医药智慧找到了一种“现代语言”。它告诉我们:传统与现代不是对立的,当千年智慧遇上现代科学,可以迸发出改变世界的力量。
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