远藤章在回顾自己跌宕起伏的研发历程时,曾说过:“我的一生只有一个念头,那就是在死前留下自己的印记,至少要做一件对世界有用的事情。”
撰文 | 燕小六
当地时间6月5日,“他汀之父”、日本生物化学家远藤章(Akira Endo)因病离世,享年90岁。
远藤章是世界首个降脂类药物美伐他汀的发现者。他汀能降低坏胆固醇水平、抑制血管内皮炎症反应,其问世开创了服用药物预防冠心病、卒中的新纪元。“这是继青霉素之后本世纪第二重要的发现。”美国心脏协会现任主席约瑟夫·吴(Joseph Wu)告诉媒体,他汀类药物是现代心血管医学的基石。
由于这一成就,远藤章曾先后获得日本首个华伦·阿波特奖、拉斯克临床医学研究奖、盖尔德纳国际奖等。后两个奖项都有“诺贝尔风向标”之称。
英国心脏基金会首席科学和医学官布莱恩·威廉姆斯(Bryan Williams)教授形容远藤章是“杰出的科学家”。“数百万人因使用他汀类药物而延长生命,这都应归功于远藤章。他生前没有获得诺贝尔奖,实属遗憾。”
2008年,日本生物化学家远藤章因发现首个他汀类药物,获得“拉斯克临床医学研究奖(Lasker Awards)”。图源/Lasker Awards
从小和真菌结缘
1971年,远藤章提出了一个大胆的假设:也许能在真菌里找到抑制人体胆固醇合成的答案。理由是许多细菌生长需要胆固醇,真菌为防止细菌侵扰,可能已经演化出某种抑制胆固醇合成的物质。为此他和同事们筛选了数千种真菌。
远藤章对自己的推测很有信心。在大学期间,他熟读英国细菌学家亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)的传记。弗莱明因发现人类历史上首个抗生素“青霉素”而获得1945年“诺贝尔生理学或医学奖”。而青霉素的发现就和真菌有关。
此外,真菌也为远藤章指引了人生方向。
1933年11月14日,远藤章出生在日本北部秋田县的一个农场大家庭。除了他,家里有祖父母、父母、3个兄弟和2个姐妹。
祖父是远藤章的生物学启蒙老师。他善用草药治疗伤病,从小教远藤章辨别农场里的各种菌类。他告诉孙子,有些食用菌带毒,苍蝇吃了会死,但煮透了,人能安心吃。
远藤章想搞明白这背后的原理。高中暑假时,他采来一株毒蝇口蘑,放进水里煮沸,将汤和蘑菇分装在两个容器里。结果,喝蘑菇汤的苍蝇死了,吃蘑菇的没事。“我证实了这种真菌的有毒成分是水溶性的。”
高中校长知道远藤章对化学感兴趣,鼓励他参加东北大学的入学考试。这是一所国际知名学府,中国作家鲁迅也是该校校友。
1953年,远藤章进入东北大学农学院学习。学校因其成绩优秀,给了他大笔奖学金,这也让他没有因家庭贫困辍学。
大学毕业后,远藤章入职三共制药公司。很快,他发现一种特殊的真菌,能产生大量果胶降解酶。将这种真菌置于葡萄酒、果酒中,汁液会变得澄清。这能有效精简生产工艺。
为表彰远藤章,三共制药承诺其可以到全球任何一家研究机构学习,费用由公司全包。远藤章选择“脂类分子的合成和代谢机制”作为研究主题。1966年9月,他作为博士后研究员,进入美国叶史瓦大学阿尔伯特·爱因斯坦医学院分子生物学系进修。
青年远藤章。图源/scienceheroes
找到一只霉橘子
在美国求学期间,远藤章经常看到救护车在自己居住的社区内奔驰,这往往意味着又有老人在家突发心脏病被紧急就医。
20世纪六七十年代,冠心病一跃成为美国的主要死因,1972年的年龄调整死亡率高达220/10万。冠心病源于冠状动脉粥样硬化导致的血管管腔狭窄。当冠状动脉较大分支完全闭塞,这条血管供应的心肌会因得不到血液营养而坏死,这就是心肌梗死。
包括Framingham心脏研究在内,一系列病理学、营养学、流行病学研究显示,高胆固醇和冠心病关联密切。据世界卫生组织数据,每年约有1700万例死亡和高胆固醇血症有关,占全球总死亡人数约30%。
人体胆固醇主要有两大来源:肝脏制造一些,通过食物获取一些。到美国学习后,远藤章发现研究提示,HMG-CoA还原酶是胆固醇合成过程中的关键酶。如果能抑制其活性,就能减少内源性胆固醇合成。
远藤章注意到,虽然HMG-CoA还原酶靶点较明确,但鲜有药物研发。于他而言,这就是机会。
1971-1972年,回到三共制药的远藤章携团队筛选了6392种真菌。最终,他们在一家杂粮店发现一只发霉的橘子,从中分离出桔青霉(Penicillium citrinum),又进一步分离出活性化合物ML-236B。它被命名为美伐他汀(Mevastatin),结构和HMG-CoA还原酶反应产物相似。这提示美伐他汀可能是HMG-CoA还原酶的竞争性抑制剂。
接下来的路很不好走。远藤章在学术会议上展示美伐他汀的效果,没人来听。那时已上市的降胆固醇药物要么通过抑制人体吸收发挥作用,要么是改变肝脏合成能力,都存在明显副作用。学术界和制药界对降脂药研发失去兴趣。
活体动物实验也给远藤章泼了盆冷水。美伐他汀在多种哺乳动物的体外细胞实验中,甚至在家族性高胆固醇血症患者的细胞上,都显示出强大的降胆固醇作用。但到了大鼠实验阶段,它一度失灵。此后,三共制药也对美伐他汀时冷时热。
“致命一击”出现在1980年前后。一组毒性实验显示,实验狗在接受极高剂量美伐他汀两年后,出现淋巴瘤。在患癌疑云下,三共制药叫停研发。
远藤章选择了辞职,去东京农工大学任教。他回忆离职时称:“公司不允许同事们帮忙搬东西。”
桔青霉(Penicillium citrinum)。图源/Nature Medicine
开启“他汀降脂时代”
和远藤章远隔重洋的美国默克公司,对ML-236B很感兴趣。
1976年夏天,默克公司经协议授权,远程访问远藤章的研究数据和方法。循着这一思路,2年后,该司在另一种真菌里,发现一种与美伐他汀几乎作用相同的活性物,被称为洛伐他汀。
此外,美国科学家迈克尔·斯图亚特·布朗(Michael Stuart Brown)和约瑟夫·里欧纳德·戈尔茨坦(Joseph Leonard Goldstein)通过研究,确定了家族性高胆固醇血症就是源于HMG-CoA还原酶调控机制紊乱。两人分析远藤章的实验数据,还解答了“实验狗患癌说”,认为那些只是和癌症相似的症状,但不是癌。
随后,他汀类药物研发进入快速道。1987年,洛伐他汀成为全球首个获批上市的他汀类药物。“他汀降脂时代”正式开启,新药和相关研究层出不穷,不断革新、推动着胆固醇治疗格局发展和理念更新。
近三十年的循证探索充分证实他汀类药物的心血管获益,它在降胆固醇治疗中的基石地位不可撼动。它能显著降低心脏病发病率和卒中率,延长存活期,不仅适用于心脏病幸存者的二级预防,也适用于从未经历过心脏病发作的高风险患者的一级预防。
目前,他汀类药物已成为治疗动脉粥样硬化性心脑血管疾病的标准方案。仅2002年,全球某个他汀类药物的使用者就超过4400万人。
《中国卫生健康统计年鉴2020》数据显示,2019年中国城市居民冠心病死亡率为121.59/10万,农村为130.14/10万。荟萃分析指出,无论是否存在基础心血管病,或基线心血管病风险、低密度脂蛋白水平如何,服用他汀类药物5年、有效控制低密度脂蛋白水平后,人群心血管病风险能降低21%、全因死亡风险下降12%。
他汀类药物研发也让制药企业们赚得盆满钵满。洛伐他汀上市第一年的销售额突破2.6亿美元,创下“美国新药上市首年销售额”之最。
我国降脂药市场天花板随着时间而持续抬升。2017-2022年,我国降脂药市场规模从274.4亿元升至470亿元,2023年市场规模超过500亿元。
1985年,迈克尔·斯图亚特·布朗和约瑟夫·里欧纳德·戈尔茨坦由于在胆固醇研究方面的突出贡献,共同获得诺贝尔生理学或医学奖。但两人在接受采访时说:“要归功于远藤章探索真菌所得到的提取物。”
年近六旬时,受到祖父、父母死于卒中等影响,远藤章尝试开发预防卒中的药物。他和东京农工大学研究生院农学研究科莲见惠司教授(Keiji Hasumi)携手,找到一种理想的化合物TMS-007,具有促进纤维蛋白溶解的作用。
这一次,他的“灵感缪斯”依然是真菌,一种丝状真菌。
2021年5月,渤健(Biogen)出资收购TMS-007。一项Ⅱa期临床研究显示,这种血纤维蛋白溶酶原激活剂具有溶栓作用,能抑制血栓形成部位的局部炎症。用药患者没有发生症状性颅内出血,药物对血管再通、患者功能恢复都有积极影响。“它有望成为25年来首款获美国FDA批准、治疗急性缺血性卒中的创新型抗血栓药。”
远藤章在回顾自己的研发历程时说过:“我的一生只有一个念头,那就是在死前留下自己的印记,至少要做一件对世界有用的事情。”“我想告诉年轻人,为世界做成一件事的价值感,远比赚钱更重要。”
参考文献:
1.Akira Endo. scienceheroes
2.Akira Endo, ‘remarkable’ scientist who discovered statins, dies aged 90. The Guardian
3.Akira Endo, researcher who found cholesterol-fighting statins, dies at 90. The Washington Post
4.日本科学家远藤章:发现第一个他汀|“诺奖值得”系列. 知识分子
5.俞顺章, 等. 国内外冠心病的发病现状及其预防对策. Chin J Epidemiol. October 1998 , Vol.19 ,No.5.
来源:医学界