药物猎手
作者: 唐纳德·R·基尔希 奥吉·奥加斯
公元前 3300 年左右,一个饥寒交迫、身受重伤的人在意大利厄兹塔尔阿尔卑斯山脉的山峰间跌跌撞撞地走着,最终倒在了一条冰裂缝里。在那里,他以冰冻的状态安静地躺了 5000 年,直到1991年,徒步者们无意中发现了他的尸体,管他叫奥茨(tzi)。奥地利科学家融化了这具冰河时期的尸体,发现他的肠子感染了鞭虫。刚开始,科学家认为奥茨和他同时代的人被这种寄生虫感染后根本无计可施。然而随后的发现,却推翻了科学家的想法。
奥茨的熊皮裹腿里有两块兽皮,每块兽皮里都包裹着白色的球状物体。这些奇怪的球状物体是桦木多孔菌的子实体,桦木菌具有抗菌止血的功效,其中含有能杀死鞭虫的油状物质。包裹在奥茨兽皮里的这些真菌很可能是世界上能找到的最早的医药,虽然冰河时期的药物疗效并不好,但至少是有用的。
在奥茨身上发现的真菌,阐明了人类猎药的一个简单真理:新石器时代的药方并非来自巧妙的创新或理性的探寻,石器时代并没有“乔布斯”式的大人物通过自己的远见卓识发明驱虫剂。相反,药物的发现纯粹只是靠运气,在近代科学发展起来以前,药物的发现完全依靠反复试错。
上帝的药典
世界上有两类完全不同的医生,第一类专注于临床实践,比如主治医生和脑外科医生;另一类专注于研究,致力于寻找能够造福人类的新药物。如今,主流的医学研究者既是医生也是分子生物学家,最典型的是在基因领域寻找突破的医学学者。
与此不同的是,在文艺复兴之前,最常见的医学研究者,通常既是医生也是植物学家。为什么呢?因为当时几乎所有的新药都是从植物王国中找到的。
在人类文明伊始的1万年间,药理学是植物学的一个特别分支,我们可以将这个时代称为医药研发的“植物时代”。植物的每一部分都被视为上帝的药典,包括花、根、种子、树皮、树汁、 苔藓、海藻,人类通过采摘、去皮、研磨和烧煮将其变为良药(事实上,英语的“药”这个词来源于古法语,在古法语中是“晒 干的药草”的意思)。要发现新的良药,既需要医学知识,也需要植物知识,因此直到18世纪前,几乎每一项药学新发现都是由医生兼植物学家提出的。
其中,最有名的是一位名叫瓦莱里乌斯·科尔都斯(Valerius Cordus)的德国天才。科尔都斯于 1515 年出生于德国黑森(Hesse),父亲是一名医生,叔叔是一名药剂师。年幼的科尔都斯曾经跟随叔叔去德国南部的荒野搜寻有药用价值的植物,叔叔还教他如何从植物里提炼出药水和药膏。
在科尔都斯的时代,大部分药剂师都喜欢炼金术,所谓的万能药就和治疗皮疹的药一样普及。但自从科尔都斯开始在学术氛围浓厚的维滕贝格(Wittenberg)求学后,就不再相信任何迷信或占卜术,他坚信药剂师应该只相信观察到的事实和可以证实的结果。
在读研究生期间,科尔都斯开始讲授关于古希腊著名药剂师迪奥斯科里德(Dioscorides)的事迹,迪奥斯科里德也是一位植物学家,生活在公元 50 年左右,写下了五卷药草百科全书《药材医学》(De Matena Medica)。这部药典巨著记录了当时已知的每一种药材,描绘了近 1 000 种不同的药物。在之后的 1500 多年里,迪奥斯科里德所著的这套书在欧洲一直是医师的案头参考读物。
科尔都斯肯定了《药材医学》一书,但同时指出欧洲人不能再依赖这本古人写的书,必须要自己编写当代药典。为了完成这一任务,科尔都斯毕业后就积极投身于两项事业:一项是在全球寻找可以入药的新植物,第二项是撰写一本基于证据而非基于传统的新药典。
1543 年,28 岁的科尔都斯出版了《药典》(Dispen sato-Rium) 一书,这是第一本摒弃所有超自然和迷信色彩思想的药理学书籍,只注重关于植物属性和提炼方法的实证经验。书籍列出了 225 种药用植物,包括没药、番红花、肉桂、胡椒、苦艾、阿拉伯树胶、 菖蒲、樟脑、小豆蔻、黄瓜芽孢杆菌、瓜氨酸、茴香、香脂。科尔都斯对大量植物进行了细致入微的观察,这本书对植物学的贡献不亚于对药理学的贡献,成为下一个世纪被使用最广泛的药学手册。
但科尔都斯并不满足于记录那些已知的药物,还专注于探寻新药物。受到儿时跟随叔叔游历的影响,他去了很多偏僻的地方,希望能发现新的植物,为《药典》添砖加瓦。他还开始研究化学实验,当时化学学科仍处在发展初期,与超自然的炼金术更为接近,而非一门实证学科。在做化学实验时,科尔都斯同样观察入微,只记录那些可以被重现的结果。
作为一名猎药师,科尔都斯大部分时间都在探索植物世界,以寻找真理,但他同时也是一名配方设计师,希望使用刚刚发展起来的化学方法来合成已知药物。
科尔都斯最成功的一项成果是合成乙醚(Ether),一些发展中国家至今仍在使用乙醚。科尔都斯将乙醚称为“硫磺”或“硫酸”,虽然他不是第一个发现乙醚的人,但用硫酸和酒精合成乙醚的方法毫无疑问是由他首先提出的。
他对于“酸的浓硫酸”和“甜的浓硫酸”(后者最终成为今天所使用的乙醚)的化学性质进行了系统性描述,包括挥发性强和易燃易爆等。和其他研究一样,科尔都斯研究乙醚的最终目的是为了其医用价值。他撰写了一份关于乙醚医学应用价值的详细报告,包括增强黏液分泌和治疗干咳等症状,乙醚的合成为当代制药产业的创建打下了坚实的基础。
那么,文艺复兴时代的猎药师过着怎样的生活呢?
事实上,他们的生命大都很短暂,甚至就是一场悲剧。1544 年夏天,为了探寻泥泞中的药用植物,科尔都斯去了佛罗伦萨和比萨的沼泽地,那里蚊虫满天飞。他虽然带着收获回到了罗马,但却不幸患上疟疾去世了,年仅 29 岁。去世时,他至少对三门学科做出了杰出贡献:植物学、化学和药理学。
他的墓志铭是这样写的:“瓦莱里乌斯·科尔都斯在非常年轻时,就向世人解释了植物的原理和功效。”植物时代是药物研发史上持续时间最长的时代,科尔都斯在沼泽地里孜孜不倦地搜寻,最终为医药事业而献身的悲剧标志着植物时代的终结。
如今,几乎没有新药是从植物里发现的,因为有药用价值的植物早就被发掘殆尽。
寻找药物“点金石”
在 19 世纪中叶以前,手术并不常见,因为手术非常危险,术后感染几乎是无法避免的,而且感染常常会致命。直到 19 世纪末微生物学理论创建后,无菌技术才得以发展。更糟糕的是,当时对疾病的成因只有很粗浅的认知,甚至一无所知,因此对于手术干预的好处并没有科学定论。再者,手术是在无麻醉的情况下进行的,痛苦的程度完全超出一般人的承受范围。
我们可能很难想象无麻醉措施的手术是怎样的感觉,但从著名医学教授乔治·威尔逊(George Wilson)的描述中可窥知一二,威尔逊在1843年接受了截肢手术,并描述了手术过程:
可怕的黑暗席卷而来,我仿佛被上帝抛弃了,被世界抛弃了,绝望袭上心间,让我永生难忘,尽管我非常想要遗忘这种感觉。手术过程中,尽管承受着巨大的痛苦,我的感官却异常敏锐,别人告诉我病人处在我这样的情况下的确会如此。我依然能清晰地回忆出手术的每一个步骤:铺开医疗器具,缠绕止血带,第一刀切下去,锯断骨头,止血棉压在皮肤上,扎紧血管,缝合表皮, 地上鲜血淋漓的残肢。
在 19 世纪上半叶,手术是一种急救措施,比如截肢以防止坏疽、脓疮引流、切开膀胱以摘除令人痛不欲生的结石(这是仅有的几种比手术本身还要痛苦的疾病)。医生在手术过程中根本无法仔细查看,因为病人由于太痛苦一直在扭动、痉挛。手术的最佳策略就是速战速决,速度越快,病人承受的痛苦越少。
为了减轻手术的痛苦,医生尝试了很多种可能的麻醉剂,包括酒精、印度大麻制剂和鸦片,但效果都不理想。虽然这些制剂的确能使人意识模糊,但却无法抑制手术刀割开深层肌肉所带来的痛感。物理方法效果也不是很好,比如将四肢放到冰里或是用止血带扎紧以让四肢变得麻木。有些大胆的医生甚至提出勒病人的脖子或击打他们的后脑勺,以便让他们失去意识,当然大部分医生并不赞同这种方式。
19 世纪的外科医生已经习惯了这种场面,在他们眼里,手术就是一个充斥着血腥、翻滚和尖叫的过程,而且必须速战速决。这也许就是为什么让手术不再痛苦的方法并不是外科医生提出的,而是由波士顿的一位牙医威廉·莫顿(William Morton)提出的。
1843 年,24 岁的莫顿与伊丽莎白·惠特曼(Elizabeth Whitman)结婚,惠特曼是前国会议员的侄女,家世显赫,父母看不上莫顿的职业。当时牙医的地位跟理发师差不多,莫顿同意放弃牙医工作,改学地位更高的医学专业,惠特曼父母才最终同意两人的婚事。
1844 年秋,莫顿进入哈佛医学院,选修了查尔斯·杰克逊 (Charles Jackson)的化学课程。杰克逊了解乙醚的药理学特性,包括其麻醉的功效,虽然他是一位聪明上进的医生,但显然也从未考虑过将乙醚用于手术。莫顿在杰克逊的一次讲座中,了解了乙醚,他非常感兴趣,于是回家就在宠物狗身上做了实验并写道:
1846 年春天,我用水猎犬做了实验,把它的头摁到了底部装有乙醚的罐子里,吸入乙醚蒸汽后,水猎犬失去了意识。然后我把罐子拿走,大约3分钟后,水猎犬苏醒了,大声叫唤,一跃而起跑进了 10 英尺 开外的水塘里。
之后,莫顿还用母鸡和金鱼做了实验,得到了相同的效果。看到这些成功案例后,莫顿在自己身上做了实验,吸入乙醚蒸汽后,他自己也晕了过去,醒来后并没有明显的不适。莫顿觉得是时候将乙醚用在病人身上了。在波士顿的办公室里,他实施了世界上第一例无痛拔牙手术,帮心怀感激的商人埃本·弗罗斯特(Eben Frost)拔掉了一颗蛀牙。
1846 年 10 月 1 日,《波士顿日报》(Boston Daily)刊登了莫顿奇特的手术过程。哈佛医学院的外科医生亨利·比奇洛(Henry Bigelow)看了这篇报道后非常感兴趣,就说服了麻省综合医院负有盛名的外科主任进行一场公开测试,测试莫顿的手术麻醉过程是否真的有效。在 19 世纪进行这样一场测试,无异于今天参加《美国偶像》真人秀。
这场手术的病人是爱德华·吉尔伯特·阿伯特(Edward Gilbert Abbott),他的颈部长了一个巨大的肿瘤,无麻醉切除肿瘤是一个异常悲惨和痛苦的过程,需要两位身强体壮的护理人员站在两边,随时准备摁住挣扎乱动的病人。
这一次会有所不同吗?
之前从未有人在手术过程中使用过乙醚,因此医院没有可以让病人在可控状态下吸入乙醚的装置。莫顿制做了一个装置:一个圆底烧瓶,底部放有浸了乙醚的海绵。烧瓶上有两个黄铜装置连接的接口,通过一个灵巧的翻板控制,使得空气从一个接口进入,通过乙醚浸湿的海绵后,从另一个接口让病人吸入。
手术正式开始。手术刀划破病人的脖子时,病人没有反应,但胸口有规律的起伏证明他还活着,依然在呼吸。观众充满敬畏地注视着这一切。如今,我们早已将麻醉剂视为理所当然,但可以想象对当时的医生来说麻醉剂是多么神奇的东西!麻醉剂对于医学的意义,不亚于火药的发明对于战争的意义或动力飞行对于交通运输行业的意义。
乙醚很快成为每一次大手术的必备药品,人类对乙醚的需求量急剧上升,但却供不应求。生产乙醚的过程并不简单,需要先进的化学技术,这远远超出了药剂师的能力范围,药房没有能力大规模生产医院和外科医生急需的标准化乙醚。于是,另一位与洛克菲勒同样伟大的企业家,通过将乙醚标准化催生了一个产业。
爱德华·罗宾逊·施贵宝(Edward Robinson Squibb)于 1819 年出生于特拉华州威明顿市。1845 年,26 岁的施贵宝毕业于宾夕法尼亚州费城的杰斐逊医学院,随后加入美国海军,成为一名随军医生,在大西洋和地中海舰队待了四年,他对士兵的健康状况非常担忧。在他撰写的文章中,描述了军舰上士兵吃不饱饭、经常受到体罚的状况,最重要的是军舰上分发的药品质量很差。