格特鲁德·伊莱恩的“抗病毒奥德赛”

2020-09-03 09:30:57

当4月份有消息称,药物雷米德韦尔被证明可以加快新冠肺炎住院患者的康复速度时,美国国家过敏和传染病研究所所长安东尼·福奇称赞这一发现是遏制流感大流行的竞赛中“一个重要的概念证明”。这一消息传出后,美国国家过敏和传染病研究所所长安东尼·福奇(Anthony Fuci)称赞这一发现是遏制疫情的“一个重要的概念证明”。

与疫苗不同的是,疫苗会促使人体对入侵的病毒进行防御,而瑞德韦尔是一种抗病毒药物,它会阻碍病毒的复制和传播能力。目前,与瑞德韦相关的结果好坏参半,尽管一些研究继续表明,该药可以改善严重形式的新冠肺炎患者的预后。然而,就在几十年前,大多数科学家甚至怀疑这样的事情是否可能-一种完全依赖宿主细胞繁殖的微小寄生粒子能否在不损害细胞本身的情况下被抑制。

现在,抗病毒药物被用于治疗疱疹、肝炎、艾滋病毒、埃博拉等。可以说,如果没有格特鲁德·“特鲁迪”伊利安,今天就不会有这样的人。

伊利安1918年出生于曼哈顿,她克服了早期的经济困难和彻头彻尾的性别歧视,获得了1988年诺贝尔生理学或医学奖,成为第五位这样做的女性。她与她的长期合作者乔治·希金斯(George Hitchings)分享了这一奖项,后者于1944年聘请她加入他在制药公司Burroughs Wellcome(现在是葛兰素史克(GlaxoSmithKline)的一部分)的生化实验室。

直到1967年希金斯从活跃的研究中退休后,伊利安才开始了她后来所说的“抗病毒奥德赛”。她告诉作家莎伦·伯奇·麦格雷恩(Sharon Bertsch McGrayne),2001年诺贝尔奖“科学女性”一书的作者莎伦·伯奇·麦格雷恩(Sharon Bertsch McGrayne)说,到那时,伊利安“已经受够了年轻”,终于抓住了这个机会,“展示我自己能做什么”。

1937年,伊莲以优异成绩从亨特学院以优异成绩毕业,获得化学学士学位,当时她只有19岁。她的父母是来自东欧的移民,在大萧条中破产。他们付不起女儿的研究生教育费用,而且她申请的项目都不会给她提供经济援助。

更糟糕的是,似乎无论她在学校表现如何出色,研究实验室都不会雇佣女性。她回忆说,几年后,不止一次有人告诉她,尽管她有资格担任这一职位,但她会对实验室工作人员产生“分散注意力的影响”。

尽管如此,伊利安还是坚持下来,做临时工,住在家里存钱。她在一家食品连锁店担任食品分析师,在医生办公室接电话,在纽约大学攻读硕士学位的同时,在晚上和周末在纽约市的高中教授化学。

最后,由于第二次世界大战造成的劳动力短缺,真正的机会开始向她走来,首先是强生公司,然后是Burroughs Wellcome公司。

直到20世纪70年代,大多数新药都是通过反复试验或偶然发现的。以亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)意外发现青霉素为例,它彻底改变了细菌感染的治疗方法。或者,法国陆军外科医生亨利·拉比特(Henri Labit)偶然观察到,一种名为氯丙嗪的麻醉剂对精神分裂症患者有镇静作用,这是精神药物一系列突破中的第一项。

希钦斯提出了另一种前进的方法-基于对生物靶标的了解,采取理性的、科学的方法进行药物发现。他假设科学家可以通过复制有缺陷的基因构件来抑制病原体细胞的复制。一旦这些拷贝整合到细菌的新陈代谢途径中,它们就会堵塞细胞机器,干扰DNA合成所需的反应。

雇佣伊利安后不久,希钦斯就指派她从事嘌呤类药物的研究。这些环状的氮分子被认为是核苷的一种,这是DNA结构碱基的广义术语。伊利安不知道嘌呤是什么,但在钻研了几个月的文献后,她开始制造“以前从未描述过的”化合物,并“感受到了创造新物质成分的发明家的兴奋。”

“特鲁迪甚至在我们知道DNA的结构之前就已经在制造核苷了,”1976年来到伊利安工作的病毒学家马蒂·圣克莱尔(Marty St.Clair)说。“这就是她对化学反应的理解程度。”

伊利安和希金斯一起开创了合理药物设计的先河,他们取得了惊人的成功。在长达20年的时间里,这对夫妇发明了治疗一长串严重疾病的新药:白血病、疟疾、痛风、类风湿性关节炎、器官排斥反应、细菌感染等。

他们的第一种药物6-巯基嘌呤(6-MP)是1951年通过与纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心的研究人员合作开发出来的。6-MP仍然是儿童急性淋巴细胞白血病(ALL)联合疗法的中流砥柱,使癌症治疗中的一个伟大成功故事成为可能,帮助将儿童ALL的治愈率从20世纪50年代的10%提高到今天的80%以上。

几年后,Elion和Hitchings开发了抗疟疾药物乙胺嘧啶,现在主要用于治疗一种名为弓形虫病的潜在致命食源性疾病。(更广为人知的是其品牌名Daraprim,该药因2015年收购并被名誉扫地的前制药高管马丁·什克雷利(Martin Shkreli)提价而登上新闻头条。)。随着甲氧苄啶(目前仍被普遍用作尿路感染联合治疗的一部分)的开发,它们增加了在抗生素发现的黄金时代生产的越来越多的药物。

第一批批准的抗病毒药物直到20世纪60年代初才上市,而且都远远低于预期。正如抗病毒药物的一段历史所观察到的那样,这些药物的早期版本“介于癌症化疗原理和民间医学之间”。剧毒和最低限度的有效,他们只是证实了大多数科学家长期以来的假设:因为病毒和细胞是如此千丝万缕地交织在一起,病毒疾病根本无法治疗。

曾几何时,伊利安很可能会同意这一点。早在1948年,她就注意到她合成的一种治疗癌症的化合物-2,6-二氨基嘌呤-显示出令人印象深刻的抗病毒活性。她很感兴趣,但对这种药物的毒性感到气馁,最终搁置了它,专注于其他工作。

1968年,在希金斯离开实验室成为研究副总裁后不久,伊利安看到了一份报告,称类似于2,6-二氨基嘌呤的东西最近显示出了抗病毒活性。她后来说,这一消息“敲响了钟”,促使她和她的“勤奋而敬业的科学家”团队从20年前中断的地方重新开始。

在接下来的四年里,他们秘密研究了一种名为阿昔洛韦的非凡的新化合物,致力于揭开其活性和新陈代谢的奥秘,而不会让竞争对手注意到他们的发现。

1978年在佐治亚州亚特兰大的一次会议上提出的阿昔洛韦与世界上从未见过的任何药物都不同。它是一种毒性极低的有效疱疹病毒抑制剂,打破了传统的看法。就像半个世纪前的青霉素一样,它预示着一个新的治疗时代的到来。

“在开发有效的抗病毒药物的过程中,阿昔洛韦改变了一切,”华盛顿大学医学院分子病毒学实验室主任基思·杰罗姆(Keith Jerome)说。“这证明有可能开发出针对病毒的高度特异性药物,而不会产生不想要的副作用。”

伊利安称阿昔洛韦是她的“最后一颗宝石”,事实上,这是她在Burroughs Wellcome任职期间将开发的最后一种药物。她于1983年退休,但那些在她实验室工作的人几乎没有意识到。“她仍然每天都来,”圣·克莱尔回忆道,他在研究阿昔洛韦的作用机制方面发挥了重要作用。

1991年,伊利安被当时的总统乔治·布什授予了享有盛誉的国家科学奖章,布什说,她举例说明了一个人的工作如何帮助“数百万人流放痛苦,延长生命”。伊利安于1999年去世,享年81岁。