催生救命神藥的，居然是戰爭的硝煙

原創 antares 物種日歷

在英國倫敦的圣瑪麗醫院，有一個小博物館。這里曾經是亞歷山大?弗萊明（Alexander Fleming）的實驗室，也是“一顆青霉菌孢子飄進培養皿”這個為人熟知的傳奇故事發生的地方。實驗室中展出的東西包括了一整套實驗設備，生化學家恩斯特?柴恩（Ernst Chain）和藥理學家霍華德?弗洛里（Howard Florey）曾經使用過的陶制培養皿，以及一塊密封起來的弗萊明的青霉。物種日歷曾詳細地寫過。

弗萊明1935年提供的菌種標本 | Science Museum London / Science and Society Picture Library

“神藥”投產的第一步

弗萊明1928年偶然發現青霉菌的殺菌作用之后，并沒有進一步研究青霉素。直到十年后，柴恩、弗洛里和生化學家希特利（Norman Heatley）重拾這項研究，他們將青霉素帶到美國，研究提高產量的方法。

在二戰的炮火已經在歐洲大陸擴散開來的1940年，弗洛里和希特利恐怕是出于無奈，雖然人體實驗初見成效，但是進一步的實驗需要更大量的青霉素。他們雖然有聯系英國的藥廠幫助生產青霉素，但是處于戰爭中心的英國并沒有大批量生產的能力。而洛克菲勒基金會早就開始資助青霉素的研究，美國亦是當時工業能力最強的國家。

青霉素，拍攝于諾貝爾獎博物館 | Rajitha Ranasinghe / Flickr

于是，在洛克菲勒基金會的資助和斡旋下，兩人于1941年6月27日帶著青霉菌株飛往美國，還希望能帶一些青霉素回英國，以便進行進一步的人體實驗。在基金會的介紹下，弗洛里和希特利聯系到了美國政府。雖然當時美國尚未正式參戰，但是他們對參戰已經有了心理準備，因此對生產青霉素一事相當看重。經過幾次商談，希特利將青霉菌帶去了農業部的北方區域研究實驗室，一邊培養青霉菌一邊研究如何增大產量。

他們一致同意青霉素不應用于私人獲利，而相關的專利發現也應當交由農業部所有。北方區域研究實驗室身處美國的玉米產區，他們首先嘗試的就是使用玉米漿培植青霉菌。幸運的是，玉米漿超級適合培養青霉菌，將產量直接提升10倍。另一項嘗試是使用液體培養法進行發酵，取代英國使用的表面培養發酵法。雖然液體培養發酵出的青霉菌沒有顏色，形狀也不同，但確實發酵成功了。

青霉素的分子模型 | Science Museum London / Science and Society Picture Library

附帶一提，我們所說的青霉素并不是一種物質，而是分子中包含青霉烷的抗生素的總稱。后來經電鏡證明，液體培養法所產生出的青霉素，和弗萊明最早通過表面培養法產生的青霉素并不相同，分別稱為青霉素G和F。

這一發賭對了

與此同時，弗洛里則去拜訪各個藥廠，看他們對生產青霉素是否有興趣。默爾克、施貴寶、輝瑞和勒德雷（還有一種說法是禮來公司）四家公司表示了初步意向。之后，美國政府也接洽了這幾家公司，表示希望他們出于國家利益生產青霉素。隨著北方區域研究實驗室的初步成功和珍珠港事件的爆發，越來越多的藥廠看中了其中的利益，參與青霉素的生產。

更進一步的大規模生產則需要破解幾個技術難題。首先是青霉菌種的問題。北方區域實驗室的研究員瑪麗?亨特（Mary Hunt）小姐幸運地找到一個發霉甜瓜，上面的青霉菌極其高產。最新的測序結果顯示，這一株青霉菌之所以產量高，是因為具有更多的調控基因拷貝，而這個“天選之女”發現的菌株，在現有的工業菌株中據說產量第二高。

產紅青霉（Penicillium rubens），當初弗萊明發現具有抗菌能力的青霉物種，在甜瓜上發現的特別菌株屬于產黃青霉（P. chrysogenum） | Houbraken, J., Frisvad, J.C. & Samson, R.A / Wikimedia Commons

生產方法則是由輝瑞的團隊進行了革新。輝瑞公司以發酵法生產檸檬酸起家，深罐發酵技術成熟，其要點在于發酵過程中需要不斷向發酵罐中打入滅菌空氣。他們還下了很大成本購買了一座帶有冷藏設備的制冰工廠，將其改裝成青霉素工廠。當時主要業務還是給可口可樂做檸檬酸的小廠輝瑞，在青霉素上的“賭博”獲得了回報——輝瑞公司成為了二戰結束之前生產青霉素最多的藥廠，也隨之成為了大藥廠。

在谷歌專利中搜一下，1942~1944年美國共有42項青霉素相關的專利。不過，藥廠之間訂立了技術合作協議，共享生產青霉素的技術。

1957年培養青霉菌的發酵罐 | Matt Brown / Wikimedia Commons

中國生產青霉素的嘗試

英美兩國在二戰時期將青霉素的生產技術視為軍事機密，主要是為了針對德國，但結果是1944年諾曼底登陸的時候，整個盟軍都用上了美國生產的青霉素。事實上，1941年弗洛里關于青霉素的論文，發表在《柳葉刀》這本公開學術刊物上，世界各國的許多研究組都嘗試在實驗室中復制。

中國最早就是根據《柳葉刀》上的論文，尋找本地菌種并使用牛津大學的方法培養青霉素。在美國大規模生產之后，中國也通過各種渠道獲得了美國的生產資料和菌種，進一步提高產量。例如，在得知美國使用玉米漿培養基后，中國自制了玉米漿，將產量提高了將近4倍。他們還采用了默克實驗室的成果，向培養基中加入微量硫酸鋅，加快發酵速度。

青霉素的宣傳海報 | Wikimedia Commons

只不過美國的菌種似乎有些水土不服，最后試制時使用的是中國本土的菌種22號青霉菌（據部分回憶錄和會議記錄的說法，來源于發霉的皮鞋）。之所以中國沒能在二戰前達到工業規模的生產，主要仍然是條件和資金所限。例如，美國所使用的深罐發酵法需要打入大量無菌空氣，而中國嘗試的時候因為打入空氣不足而失敗。

到1944年9月，中國終于試制成了第一批5瓶5000單位的青霉素——而當時治療一個人所需要的青霉素是10萬單位。直到戰爭結束，中國的青霉素生產，也僅限于在實驗室里進行技術改進的水平。

將利益與正義結合

如今，在新冠仍舊肆虐的時期看這段歷史，讓人不禁產生了一種別樣的熟悉感。科研領域和國際藥廠合作，大規模生產出治病神藥，這不是和現在的新冠疫苗一樣么？

雖然醫學技術的革新，稱得上救人一命勝造七級浮屠，但其實參與青霉素的各方并非大公無私，而是各有各的想法。弗萊明、弗洛里、柴恩三人雖然因為青霉素獲諾貝爾生理學獎，但三位之間的關系并不算好，柴恩對于弗洛里沒帶他去美國一事相當憤懣。幾家大藥廠選擇制造青霉素時，恐怕也各自算過了錢帳，并從政府的采購中獲得了可觀的收益。美國政府對青霉素的大力支持，又何嘗不是受迫于眼前的戰事？

頒發給青霉素發現和生產者的諾貝爾獎章 | Science Museum London / Science and Society Picture Library

不過，無論他們在做出決策時有多少私心多少公心，客觀上的結果是，在短短的兩年內成功量產了青霉素，并拯救了無數戰場上士兵的生命。

這種政府主導與采購，科學家提供研究數據，大型企業開發的模式，在六十年后的今天又一次出現，用來拯救人類的生命。在抗擊病魔的過程中，如何以科學去動員政治，調動力量來完成對藥物的研制和量產，是我們肩上的主要任務。

原標題：《催生救命神藥的，居然是戰爭的硝煙》

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