一個偉大的發(fā)明：人類第一個靶向降膽固醇藥的誕生
?1995年，阿爾伯茨在默克實驗室。圖片：Merck
撰文 | 王丹紅（《知識分子》專欄作者）
責編 | 陳曉雪
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洛伐他汀的發(fā)明，是一個從基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)到藥物研制的漫長歷程。美國國家衛(wèi)生研究院（NIH）的生物化學(xué)家厄爾·雷切·施塔特曼博士，則是奠定這一造福人類健康事業(yè)基石的巨人。
2018年7月3日出版的《紐約時報》刊登了一則訃告，美國生物化學(xué)家阿爾弗雷德·阿爾伯茨（Alfred Alberts，1931-2018），人類第一個靶向膽固醇藥物的發(fā)明人，6月16日在科羅拉多因心臟病逝世，享年87歲。
阿爾伯茨的人生如此獨特：他接受了博士訓(xùn)練但未曾獲得博士學(xué)位；他三十多年持之以恒，發(fā)明了第一個降膽固醇藥洛伐他汀（lovastatin）；他不愿勞神寫醫(yī)學(xué)論文，名字甚至不為同行所知，但搶救他的醫(yī)生們獲知他的巨大貢獻時，給了他搖滾巨星般的禮遇……
阿爾伯茨辭世后，美國科學(xué)院院士、默克前總裁、89歲的羅伊·瓦杰洛斯（Roy Vagelos） 博士在接受《紐約時報》采訪時說：阿爾伯茨是我的左膀右臂，我們相知相識60多年，親如兄弟。
在自己的諸多論文中，瓦杰洛斯將阿爾伯茨列為共同作者，但對于洛伐他汀的榮譽歸屬，瓦杰洛斯認為，“洛伐他汀是阿爾伯茨的發(fā)現(xiàn)?！?/span>
?2005年10月，瓦杰洛斯博士在北京故宮 王鴻飛攝
2005年10月，我在北京采訪瓦杰洛斯先生并閱讀他的傳記時，第一次知道了阿爾伯茨和洛伐他汀發(fā)明的動人故事。
洛伐他汀的發(fā)明，是一個從基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)到藥物研制的漫長歷程，許多科學(xué)家做出了重要貢獻。在這個過程中，如果說，瓦杰洛斯是領(lǐng)導(dǎo)或掌舵人，那么阿爾伯茨則是核心力量，他們之間傳奇般的偉大合作，造就了洛伐他汀的發(fā)明。
今天，我想跟大家分享這段堅忍執(zhí)著、精誠合作、共享盛譽的發(fā)明經(jīng)歷，以緬懷為人類健康事業(yè)做出卓越貢獻的英雄——阿爾弗雷德·阿爾伯茨。
一 1956年 當伯樂遇見千里馬
二 1959年 特立獨行的研究者
三 膽固醇和心臟疾病
四 1975年 默克制藥轉(zhuǎn)折點
五 1978年 尋找鎖匙酶抑制劑
六 1980年 功敗垂成時
七 1987年 重磅炸彈洛伐他汀
八 2018年 “這像是一個夢”
一、當伯樂遇見千里馬
?美國生物化學(xué)家厄爾·雷切·施塔特曼（Earl Reece Stadtman，1919–2008）博士，以研究酶和厭氧菌著名，1979年獲美國國家科學(xué)獎?wù)隆?/span>來源：https://wikivisually.com/wiki/Earl_Reece_Stadtman
當時，阿爾伯茨在馬里蘭大學(xué)細胞生物學(xué)系攻讀博士學(xué)位，同時在施塔特曼的實驗室做技術(shù)員，他努力尋找自己在科學(xué)中的位置。他想明白了自己事業(yè)中的三個問題：厭惡教學(xué)、熱愛實驗室研究、不喜歡寫論文。在馬里蘭大學(xué)施塔特曼教授的生物化學(xué)課堂上，他被深深激發(fā)。
——瓦杰洛斯
1955年夏天，作為紐約哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的醫(yī)學(xué)博士，26歲的瓦杰洛斯在波士頓麻薩諸塞總醫(yī)院完成了培訓(xùn)。他準備到美國陸軍以醫(yī)學(xué)軍官身份注冊，履行自己因?qū)W業(yè)而推遲的兩年部隊服役期。
病區(qū)護士長獲知了他的計劃，建議道：“你應(yīng)該考慮到NIH工作，我男友也在那兒服役。”
瓦杰洛斯隨即到NIH訪問兩天。當獲知NIH可以將他的部隊服役期轉(zhuǎn)到公共衛(wèi)生機構(gòu)時，他決定到NIH做一名研究醫(yī)生，一半的時間照顧心臟病患者，一半的時間做研究。
年長10歲的生物化學(xué)家厄爾·雷切·施塔特曼博士，成為瓦杰洛斯在那里遇到的第一個貴人。在他的激勵下，瓦杰洛斯從一名醫(yī)生成為醫(yī)學(xué)科學(xué)家。
訪問結(jié)束后，當瓦杰洛斯在NIH的國家心臟研究所（National Heart Institute）面試時，施塔特曼博士說：“從來沒有一個醫(yī)學(xué)博士（M.D.）做過我的博士后，我的博士后都有博士學(xué)位（Ph.D）?！彼麚?，瓦杰洛斯只是在醫(yī)學(xué)院上過一門生物化學(xué)課程，是否會對自己的幾項研究產(chǎn)生真正的興趣呢？
不過，他還是耐心地向這位年輕人解釋了自己的研究。
從本質(zhì)上講，生物化學(xué)家試圖從分子水平上解釋生命過程。通過研究三類基本有機分子：碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪，這一學(xué)科已取得實質(zhì)性進展。生物化學(xué)反應(yīng)與生命功能息息相關(guān)，從植物、動物、微生物到人類，生命體通過這一反應(yīng)實現(xiàn)營養(yǎng)與能量的轉(zhuǎn)化，以生長、繁殖；生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在細胞里，每一個反應(yīng)都由相應(yīng)的特定酶所激發(fā)和調(diào)控。
施塔特曼研究微生物的新陳代謝，即微生物如何產(chǎn)生和保存能量、生長過程怎樣被酶所調(diào)控。
19世紀，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，酵母與消化有關(guān)，而英文單詞“酶（enzyme）”源自希臘詞“in yeast”。20世紀，生物化學(xué)的純化技術(shù)革命化地促進了生命科學(xué)的發(fā)展，生物化學(xué)家們第一次發(fā)現(xiàn)：酶是具有復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)；不同于脂肪或糖等有機分子，蛋白質(zhì)具有神奇的催化功能；蛋白質(zhì)大分子具有不同種類的位點，而生命中的化學(xué)反應(yīng)就在這些位點在發(fā)生、催化。
1950年代，科學(xué)家們開始認識到蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，并試圖用放射性同位素繪制出這種結(jié)構(gòu)。酶學(xué)成為了當時的熱門科學(xué)，吸引了眾多像施塔特曼一樣的優(yōu)秀生物學(xué)家。
在施塔特曼實驗室，瓦杰洛斯逐漸知道：像其它催化劑加速化學(xué)反應(yīng)，細胞中的酶也是一種神奇的催化劑：極小量就能引發(fā)極高速度的反應(yīng)；在細胞里，幾個酶分子就能將糖高速轉(zhuǎn)化為脂肪；而且，酶具有高度的專一性：分解脂肪產(chǎn)生能量的酶，完全不同于產(chǎn)生脂肪儲存能量的酶。
人體內(nèi)有100萬億個細胞，細菌則是單細胞有機體，然而，宇宙中生命的生物反應(yīng)原理是一致的。因此，施塔特曼選擇對細菌對研究對象，目的是在分子水平上研究生命體的生物化學(xué)反應(yīng)、鑒別出控制相關(guān)反應(yīng)的酶。進一步，通過酶的研究，研究人員能分析到相關(guān)疾病如何改變生命中相應(yīng)的生物化學(xué)反應(yīng)，從而尋找更好的治療方法。
“施塔特曼先生似乎完全不在乎自己所做研究的實際醫(yī)學(xué)應(yīng)用，他致力于探討基本問題，我也被這種基礎(chǔ)研究所激勵，但作為一名醫(yī)學(xué)生，我被酶在醫(yī)學(xué)中的潛在應(yīng)用所深深吸引。我看見施塔特曼的微生物實驗正在奠定現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的生物化學(xué)基石?！?/span>
與此同時，施塔特曼一步步將瓦杰洛斯引領(lǐng)上研究之路。他將自己最好的生物化學(xué)教科書給了瓦杰洛斯，幾乎每天在實驗室指導(dǎo)他的實驗，討論實驗結(jié)果和最新的科學(xué)發(fā)展。
在施塔特曼的帶領(lǐng)下，瓦杰洛斯對脂肪分子產(chǎn)生了深厚興趣。脂肪為細胞提供能量、儲存過量的卡路里，脂肪分子是細胞膜的重要組分，水、營養(yǎng)物和信號等通過細胞膜進入細胞內(nèi)。膽固醇是一種脂肪，是所有細胞膜的結(jié)構(gòu)部件，也會在血液中循環(huán)，但是如果在血液中的濃度過高，就會形成導(dǎo)致心臟病發(fā)作的斑塊。
“我著手研究脂肪酸的新陳代謝，當研究進展到一定程度時，我感覺這門科學(xué)可能會導(dǎo)致對生物化學(xué)反應(yīng)的修飾——這是絕大多數(shù)新藥發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)?！蓖呓苈逅拐f。
1957年，當瓦杰洛斯計劃結(jié)束在NIH兩年的工作，計劃前往哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院時，施塔特曼積極鼓勵他留在NIH：“羅伊，我認為你已經(jīng)相當擅長生物化學(xué)了......如果你在NIH做到第三年，你將完全獨立?！豹毩?，意味著全權(quán)負責自己實驗的計劃、解釋、獨立發(fā)表論文……
“這將讓我成為一名生物化學(xué)家，這很有吸引力；此外，我已沉浸在對脂質(zhì)新陳代謝中關(guān)鍵酶和輔助酶性質(zhì)的研究中，我知道有一天我會回到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，我說服自己：在回到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域之前，我應(yīng)當讓自己在生物化學(xué)和酶的領(lǐng)域盡可能強壯、獨立?！?/span>
最后，瓦杰洛斯選擇繼續(xù)在NIH工作。
隨后，施塔特曼給他帶來了一位終生摯友：阿爾弗雷德·阿爾伯茨。
二、特立獨行的研究者
?1959年，阿爾伯茨在NIH實驗室。阿爾伯茨是施塔特曼實驗室的技術(shù)員，比瓦杰洛斯小2歲，也是瓦杰洛斯在國家衛(wèi)生研究院遇到的第二位貴人。他們二人從1959年開始合作，最終成就了一個偉大的發(fā)明：洛伐他汀——一種降膽固醇藥。圖片 Merck
當時，阿爾伯茨在馬里蘭大學(xué)細胞生物學(xué)系攻讀博士學(xué)位，同時在施塔特曼的實驗室做技術(shù)員，他努力尋找自己在科學(xué)中的位置。他想明白了自己事業(yè)中的三個問題：厭惡教學(xué)、熱愛實驗室研究、不喜歡寫論文。在馬里蘭大學(xué)施塔特曼教授的生物化學(xué)課堂上，他被深深激發(fā)。
——瓦杰洛斯
作為NIH的科學(xué)家，施塔特曼實驗室并沒有教學(xué)任務(wù)，但他在馬里蘭大學(xué)上一門課。
其中的一個學(xué)生叫阿爾弗雷德·阿爾伯茨。
1931年5月16日，阿爾伯茨出生于紐約曼哈頓的一個移民家庭。他在布魯克林成長，畢業(yè)于伊拉瑪高中、布魯克林學(xué)院。1953年，在陸軍部隊服役兩年后，利用退休軍人權(quán)利法案（G.I.Bill）的資助，阿爾伯茨進入堪薩斯大學(xué)攻讀博士，兩年后轉(zhuǎn)入馬里蘭大學(xué)細胞生物學(xué)系，繼續(xù)自己的博士研究。不久，他用完了資助經(jīng)費，而已經(jīng)結(jié)婚生子的他，需要掙錢錢養(yǎng)家。
1959年的一天，在一堂生物化學(xué)課結(jié)束后，施塔特曼教授告訴他的學(xué)生：“有誰需要一份工作，請來找我?！?/span>
阿爾伯茨抓住了這個機會。他已經(jīng)完成博士訓(xùn)練的所有項目，只需要寫一篇學(xué)位論文，但他放棄了即將到手的博士學(xué)位，成為NIH的一位實驗室技術(shù)員。
阿爾伯茨原本期望和自己尊敬的教授共同工作，但施塔特曼將他引薦給瓦杰洛斯——施塔特曼認為瓦杰洛斯需要一個研究助理。
合作中，瓦杰洛斯很快發(fā)現(xiàn)了兩人的差異。
“與阿爾伯茨相比，我更擅長理論，而他是一位偉大的實驗家，擁有一雙靈巧的手和公牛般的決心?！?/span>
在合作的早期，有較強的化學(xué)合成背景的瓦杰洛斯會準備好實驗中要用的化學(xué)物質(zhì)，指導(dǎo)阿爾伯茨進行酶的催化反應(yīng)。
開始時，他們一塊工作，但很快就分別做同一實驗的不同方面。“我們在能力上是互補的，清晨，我解釋我們將要進行的實驗，傍晚工作結(jié)束時，我們對比結(jié)果，他學(xué)的很快，不久后，我們成為親密的合作伙伴?！蓖呓苈逅拐f。
他們二人齊心合力，努力工作，每天15個小時、每周七天。但有一點，瓦杰洛斯認為自己失敗了，不能說服阿爾伯茨寫論文?！拔依斫馑牟磺樵?，因為我剛到NIH時也不愿意寫論文，但施塔特曼讓我相信：只有通過發(fā)表論文才能證明自己科學(xué)發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)。所以，我開始慎重將研究結(jié)果寫成論文，寫論文因此成為我工作的一部分。然而，阿爾伯茨更熱愛研究，而將論文寫作的任務(wù)推給了我?！?/span>
在兩人將研究推進時，瓦杰洛斯建議阿爾伯茨用一點時間回到馬里蘭大學(xué)完成博士論文，但他消失幾周后又回到了實驗室，他表示自己更愿意做研究而不是寫論文。
“這是我最后一次聽他談及自己的博士論文。我開始擔心：作為一個‘ABD’（All ButDissertation，除博士論文外，完成所有博士訓(xùn)練的人）他的科學(xué)研究生涯如何進行？一個沒有博士學(xué)位的卓越研究者，他的價值會被低估?！蓖呓苈逅乖谄渥詡?em>The Moral Corporation: Merck Experiences寫道。
1959年，瓦杰洛斯獨立之后的第一篇論文誕生，就是與阿爾伯茨合作完成試驗。
隨著研究的進展，瓦杰洛斯開始思考：如何將細菌中脂肪合成的研究與人體聯(lián)系起。
“施塔特曼是一個純粹主義者，只關(guān)心他的微生物科學(xué)，但我的醫(yī)學(xué)訓(xùn)練讓我相信：我們對細菌酶的研究也可用于解釋膽固醇在人體內(nèi)的合成。當施塔特曼‘四兩拔千金’，引導(dǎo)我改變生命方向時，膽固醇已經(jīng)銘刻在我腦海，成為我未來研究的潛在靶標?！?/span>
1966年，在NIH工作十年后，瓦杰洛斯應(yīng)邀出任華盛頓大學(xué)生物化學(xué)系主任。
阿爾伯茨要求同行，但瓦杰洛斯警告他，他仍未獲得博士學(xué)位，而博士學(xué)位在一所研究型大學(xué)非常重要；另外，阿爾伯茨在NIH已經(jīng)獲得穩(wěn)定職位和頂級薪水，在大學(xué)可能只能處于低水平的職位。
“到華盛頓大學(xué)不是明智之舉，”這是瓦杰洛斯的判斷。
阿爾伯茨堅持了自己的決定。
三、膽固醇心臟病
我被他的忠誠和冒險精神所感動。從我個人來講，有他在身邊工作，我當然高興，但我卻擔心不已，我不知道如果大學(xué)的教授們保持且固執(zhí)陳見，講師阿爾伯茨該如何發(fā)展。
——瓦杰洛斯
位于密蘇里圣路易斯的華盛頓大學(xué)是一所研究型大學(xué)。1966年，作為瓦杰洛斯部隊的先行者，阿爾伯茨第一個抵達華盛頓大學(xué)，創(chuàng)建實驗室。
阿爾伯茨堅忍不拔的科學(xué)精神和卓越成就，打消了瓦杰洛斯的擔憂。“他很快與同事們密切合作、在討論會中提出重要見解、在實驗室指導(dǎo)醫(yī)學(xué)院的學(xué)生……他對他人工作的興趣、在討論會上高質(zhì)量的建議、豐富的實驗室經(jīng)驗、對研究極大的熱情，讓他不僅成為教職團隊不可或缺的重要一員，也是我個人的左膀右臂。當我的精力被行政責任占據(jù)時，阿爾伯茨就在我的實驗室指導(dǎo)博士生、博士后的研究?！?/span>
不久之后，系里的教授們一致推薦阿爾伯茨的晉升：助理教授、副教授（associate professor with tenure，終身教職）。
1972年，瑞典斯德哥爾摩的一項臨床研究，發(fā)現(xiàn)了低膽固醇飲食與低心臟病發(fā)生率之間的統(tǒng)計學(xué)關(guān)聯(lián)，但是因為身體內(nèi)只有25%的膽固醇來源自飲食，新發(fā)現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界引發(fā)激烈爭論。
“我卻從未懷疑過心臟病與膽固醇之間的關(guān)系，流行病學(xué)的證據(jù)是壓倒性的。但我知道，無論統(tǒng)計學(xué)關(guān)聯(lián)如何強大，我們必須從實驗中找出直接證據(jù)，證明膽固醇水平的降低有助于控制冠心病和心臟病患者的疾病發(fā)展?！蓖呓苈逅拐f。
瓦杰洛斯實驗室研究相關(guān)的三條途徑，一是深入了解?；d體蛋白（the acyl carrier protein，ACP）的結(jié)構(gòu)和功能，發(fā)現(xiàn)ACP作為蛋白載體在細胞脂肪酸合成中的中心作用；第二，進一步精確分析各種酶在細胞脂肪酸合成中的作用，以了解ACP高度專一化的原因；第三，盡管已經(jīng)知道細胞是如何建立脂肪酸鏈，但仍然不知道的是：ACP為什么、如何在脂肪酸鏈的長度達到一定程度后中止這一反應(yīng)？他們需要通過“關(guān)閉”每一種酶來證明其作用，以確定細胞脂肪酸合成機制。
1971年，瓦杰洛斯在其傳紀中寫道，他們距離全面理解細胞脂肪酸反應(yīng)的生物化學(xué)過程只有一步之遙。
與此同時，流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：日本人心臟病發(fā)作的死亡率非常低，他們血液中的膽固醇水平很低，與此相反，芬蘭人的膽固醇水平異常高，他們心臟病發(fā)作的死亡率是日本人的14倍。也就是說：血液中的膽固醇水平是冠心病的重要誘因。
1970年代初，科學(xué)家們的研究已顯示，先天性高膽固醇水平的患者含有一種缺陷基因，他們的肝臟缺失某種能將低密度脂蛋白質(zhì)從血液中排出的受體，血液中異常高水平的低密度蛋白，導(dǎo)致冠心病和心臟病發(fā)作的早期死亡。
1970年代中期，瓦杰洛斯實驗室進一步研究包括膽固醇在內(nèi)的脂質(zhì)的形成和功能。
“二十多年的實驗室研究，極大地提高了我們對脂質(zhì)生物化學(xué)認識，特別是酶、輔酶、運載蛋白在細胞的正常和病理作用。我認為，對酶的研究是認識疾病的最好途徑。我早期對心臟疾病的關(guān)注，刺激我研究酶抑制劑的潛在作用，從而實際上改變了疾病的狀態(tài)?！?004年，瓦杰洛斯在其自傳中寫道。
四、默克制藥轉(zhuǎn)折點
?HMG CoA 還原酶的反應(yīng)
洛伐他汀（lovastatin）分子模型
來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Lovastatin
在生物化學(xué)和酶學(xué)的黎明時期，我到默克，著手實施藥物發(fā)現(xiàn)方法的戰(zhàn)略性改變。心血管疾病是我的研究領(lǐng)域，我曾在基礎(chǔ)科學(xué)方面做出過重要貢獻，在宣講與指導(dǎo)之外，需要有實踐證明，我能否向默克展示：如何將微生物的生物合成知識轉(zhuǎn)化為新藥發(fā)現(xiàn)？
阿爾伯茨再次助我一臂之力。
——瓦杰洛斯
默克的研究開發(fā)部是一個龐大機構(gòu)，1975年度的預(yù)算為1.25億美元，研發(fā)人員1800多人。1975年，默克迎接醫(yī)學(xué)科學(xué)的變化，引進了包括瓦杰洛斯、阿爾伯茨在內(nèi)的生物化學(xué)家。
1974年11月，默克邀請瓦杰洛斯出任基礎(chǔ)研究部負責人，一年后任研究部負責人，并承諾為他建一幢化學(xué)大樓。
阿爾伯茨再次要求跟隨他到默克。瓦杰洛斯警告：沒有博士學(xué)位的他已經(jīng)在大學(xué)有一個穩(wěn)定職位，到默克的前途卻沒有保障。再一次，阿爾伯茨選擇追隨瓦杰洛斯到總部位于新澤西州的默克。
從華盛頓大學(xué)到默克制藥，不僅成為兩人生命中新的轉(zhuǎn)折點，也革命化了默克制藥、人類新藥研制的方法——靶向分子制藥。
?1985年，美國科學(xué)家麥可·布朗（ Michael S. Brown，左）和約瑟夫·里歐納德·戈爾茨坦（Joseph L.Goldstein，右）“因在膽固醇代謝的調(diào)控方面的發(fā)現(xiàn)”，共享諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1985/
1960年代，研究人員發(fā)現(xiàn)：膽固醇生物合成中一種特別的酶——HMG-CoA還原酶，調(diào)控了細胞中膽固醇的生成量，這一工作為麥可·布朗和約瑟夫·里歐納德·戈爾茨坦兩位科學(xué)家贏得了1985年的諾貝爾獎。
醫(yī)學(xué)研究人員面臨的新挑戰(zhàn)是：能否尋找到一種化合物，確保由它研制出的藥物對人類安全。
許多研究人員聲稱成功在即，最后功虧一簣。
1975年，瓦杰洛斯博士出任默克研究開發(fā)部負責人時，建議阿爾伯茨攻關(guān)這一難題：尋找抑制HMG-CoA還原酶的化合物，并將之研制成藥物。
在默克實驗室基礎(chǔ)部，一項有關(guān)膽固醇的研究引起瓦杰洛斯的注意。當時，研究人員通過篩選，發(fā)現(xiàn)一種名為降脂酰胺（halofenate）的化合物能降低血液中的膽固醇，并已進入臨床試驗，但他們知其然，不知其所以然，即尚未在分子水平上了解到這種化合物工作機理，甚至不知道這種化合物是抑制了哪一種酶。
控制膽固醇的合成很重要，因為人體中三分之二到四分之三的膽固醇是身體內(nèi)部產(chǎn)生的，其余部分來自飲食。非正常高水平的膽固醇會導(dǎo)致脂肪在血液循環(huán)中凝結(jié)成斑塊，引發(fā)冠心病和心臟病。在1970年代，醫(yī)生們將飲食調(diào)理作為降低膽固醇的主要方法，但這種方法很難導(dǎo)致膽固醇水平的明顯下降，醫(yī)生和患者均需要一種有效方法抑制體內(nèi)膽固醇的產(chǎn)生。
當時，默克發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)藥物是通過經(jīng)驗方法發(fā)現(xiàn)的，比如阿斯匹林、嗎啡、洋地黃制劑、維他命C等。經(jīng)驗有其價值，但是靠運氣、并需要大規(guī)模的試驗和時間。從1940年代開始，科學(xué)家們創(chuàng)立了疾病的動物模型，通常是用小鼠或老鼠作為動物模型來研究人類疾病。通過這種方式，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了第一種治療高血壓、關(guān)節(jié)炎和感染的藥物。
在酶學(xué)的黎明時期，默克以及整個制藥工業(yè)界，藥物的發(fā)現(xiàn)仍然使用盲篩選實驗（Blind screening experiments），即將采集自世界各地的土壤樣品進行細胞培養(yǎng)，或從科學(xué)家們建立的化學(xué)品圖書館中分析某類化合物，以鑒別有藥物活性的物質(zhì)，再對這種物質(zhì)進行分子修飾，研制成藥物，這種經(jīng)典的制藥方法，建立在有機化學(xué)合成方法，比模型動物更有效，但這兩種方法隨機、緩慢，因為它們均未能在分子水平上認訓(xùn)藥物的化學(xué)功能。
在NIH做研究時，瓦杰洛斯已相信靶向特定酶應(yīng)該是更有效的藥物發(fā)現(xiàn)方法。
所有的酶都有活性位點，生物化學(xué)家們用“鎖”和“鑰匙”來形容發(fā)生在位點上的化學(xué)反應(yīng)，當某種化合物（鑰匙）精確地干擾了這種活性位點（鎖），相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)則不會發(fā)生，整個反應(yīng)鏈就被干擾，這種反應(yīng)鏈可能生產(chǎn)膽固醇或其它疾病如感染。通過純化、鑒別出這種關(guān)鍵酶、并分析其結(jié)構(gòu)，研究人員可大大提高發(fā)現(xiàn)某種能阻斷反應(yīng)、中止合成的化學(xué)物的機率。
“另一種有效的藥物發(fā)現(xiàn)方法是靶向細胞膜上的受體，這種受體接受來自其它細胞的化學(xué)信號、引發(fā)某種與人類疾病有關(guān)的生物化學(xué)反應(yīng)，但在1960年代和1970年代，科學(xué)家們對細胞膜受體的認識仍處于起步階段，因此，我決定將酶抑制劑作為藥物發(fā)現(xiàn)的最好方法，這是我到默克時所做的決定?！蓖呓苈逅拐f。
在默克實驗室，瓦杰洛斯努力說服研究人員采納的新方法：靶向與疾病相關(guān)的特定酶、鑒別出能直接與這種酶分子相作用的化合物。
“一旦鑒別出這種酶，醫(yī)學(xué)化學(xué)家們就開始在實驗室尋找相應(yīng)的抑止劑，微生物學(xué)家和自然產(chǎn)品化學(xué)家則開始在自然界在尋找這種抑止劑。尋找酶抑止劑的速度將大大加速，因為這種最初的實驗不需要動物和細胞培養(yǎng)液。實驗室里每天會進行上百個實驗，如果我們尋找到與靶向酶（鎖）活性位點吻合的抑止劑，那么新研發(fā)的藥物將會有更小的副作用。”
“這種方法不是我發(fā)明的，治療高血壓的 β受體阻斷藥就是通過靶向特定的分子受體而發(fā)明的。但沒有實驗室將這種方法作為新戰(zhàn)略方法實施?！?/span>
瓦杰洛斯和阿爾伯茨啟動了膽固醇項目。
五、尋找鑰匙 酶抑制劑
?洛伐他汀的合成
“我們就像是一個突擊隊，集中火力攻破敵人的最后一道防線。阿爾伯茨——一位沒有博士學(xué)位的科學(xué)家——負責總指揮的將軍，而我則是后勤部長，我們與日本‘三共’的競賽更鼓舞了士氣?！?/span>
在默克的新實驗大樓里，阿爾伯特小組很快開始尋找膽固醇合成的抑制劑。此時，默克實驗室的另外一位科學(xué)家尋找到一種可中止膽固醇合成的化合物，但這種化合物并不比降脂酰胺更好。降脂酰胺仍然在臨床試驗中，是默克產(chǎn)品的候選藥物。
阿爾伯茨和瓦杰洛斯大量閱讀文獻，很快同意靶向膽固醇合成限速酶(HMG-GoA)。1976年，阿爾伯茨和同事決定放棄降脂酰胺，全力尋找能抑制膽固醇合成限速酶的化合物。
他們從兩條途徑尋找新化合物：一條是化學(xué)合成、另一條是從采集自世界各地的土壤微生物中篩選。
當他們?nèi)ふ夷繕艘种苿r，傳來消息：日本“三共”（Sankyo Co）制藥公司科學(xué)家遠藤章（Akira Endo）報告了一種名為康帕丁（compactin）化合物，能夠抑制 (HMG-GoA）還原劑。根據(jù)此報告，“三共”生產(chǎn)了一種可口服的自然產(chǎn)品。他們被這一新聞所激勵了，但也很緊張，因為這是競爭。
阿爾伯茨夜以繼日地工作，等待每一個實驗結(jié)果。1977年，他和同事朱莉亞·陳搭建了新設(shè)備：一個快速、高通量酶試驗陣列，掃描測試提取自土壤的微生物提取物，實驗速度大大提高。
神奇時刻終于來臨。1978年的一天，在掃描了數(shù)千個土壤微生物樣品后，突然間，阿爾伯茨團隊得到了他們的目標產(chǎn)物：編號為18的土壤樣品——土曲霉，能產(chǎn)生抑制靶向酶的活性劑。
“但是，在化學(xué)家純化出活性物質(zhì)、確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)之前，我們尚不能確定發(fā)現(xiàn)物是否等同于‘三共’的‘康帕丁’。結(jié)果顯示，我們的Mevacor（商品名：Lovastatin，洛伐他?。?/span>雖然在結(jié)構(gòu)上類似‘康帕丁’，但它卻是一個全新的化合物?！?/span>
在瓦杰洛斯的領(lǐng)導(dǎo)下，默克實驗室集中所有人力、設(shè)備、財力，攻關(guān)膽固醇項目。
阿爾伯茨的團隊不僅有化學(xué)家、微生物學(xué)家，還有化學(xué)工程師、光譜專家、藥理學(xué)家和毒藥學(xué)家。微生物學(xué)家選擇微生物生長的適宜條件，化學(xué)工程師純化出大量洛伐他汀，光譜專家確定出化學(xué)結(jié)構(gòu)，藥理學(xué)家研究它們在活體動物中的作用，毒藥學(xué)家分析洛伐他汀在動物試驗中可能的副作用。
在1978-1979年間，他們做了幾百個實驗，研究洛伐他汀作用于限速酶的機理。動物實驗顯示：抑制HMG-GoA還原酶導(dǎo)致血液中膽固醇水平的顯示下降。盡管早期是對小鼠和老鼠實驗，但阿爾伯茨的團隊很快發(fā)現(xiàn)，狗的實驗也顯示極小的劑量導(dǎo)致了膽固醇水平的顯示下降。這時，他們準備在先鋒工廠批量生產(chǎn)洛伐他汀，展開毒藥學(xué)研究，下一步則是人體臨床試驗。
進展如此順利，每一步的研究結(jié)果都出乎意料地好。對瓦杰洛斯和阿爾伯茨來說，從1950年代中期開始在NIH從事脂質(zhì)研究，二十多年后，他們還在一塊工作，邁上新的地平線：看見微生物生物合成和靶向酶的基礎(chǔ)研究，轉(zhuǎn)化為藥物發(fā)現(xiàn)的新途徑，造福于人類。
對瓦杰洛斯來說，洛伐他汀的成功將進一步促進默克藥物研發(fā)方向的改革：從經(jīng)驗的篩選轉(zhuǎn)向分子靶向研究。
初期的臨床試驗結(jié)果令人振奮：洛伐他汀顯著降低了高膽固醇患者的膽固醇，特別是有害的低密度脂蛋白水平。這時，默克市場部團隊的工作也啟動了。
“我們興喜若狂，劍已在弦上！”
六、功敗垂成時
?洛伐他汀分子模型 來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Lovastatin
“這是一次痛苦的談話，我告訴他停止洛伐他汀臨床試驗的決定……電話另一端，是長久的沉默。我們都知道，洛伐他汀項目對阿爾伯茨生命的意義，這是一生一次的機會。在制藥業(yè)，只有極少的研究人員能有機會如此靠近一個新藥發(fā)現(xiàn)的前沿……沉默之后，阿爾伯茨，這位堅定的科學(xué)家，告訴我說，他將努力尋找一種妥協(xié)方法，希望自己的項目不會完全消失。”
1980年9月，新澤西的一個海邊渡假村，默克研發(fā)部舉行為期四天的年度會議，討論過去一年的工作以及未來的計劃。會議期間，一個來自日本的電話令瓦杰洛斯驚駭。
博伊德·伍德拉夫（Boyd Woodruff）是默克日本分部的高級科學(xué)家，他在電話中說：日本“三共”制藥已停止了降膽固醇藥的研發(fā)，這個候選藥物與洛伐他汀類似。Boyd獲得的信息是：在動物試驗的安全評估階段，“三共”的產(chǎn)品“康柏汀”引發(fā)了動物腫瘤，公司中止了人體臨床試驗。
這是一個從天而降的毀滅性消息。
“我們知道‘康柏汀’和‘洛伐他汀’的工作機理是一致的：阻斷膽固醇合成的限速酶——HMG-CoA還原酶。如果康柏汀因此特別結(jié)構(gòu)而引發(fā)腫瘤，那么洛伐他汀可能不會有毒性，因為二者在結(jié)構(gòu)上有差別；但如果康柏汀是通過抑制限速酶的活性位點而引發(fā)腫瘤，那么所有抑制這種酶的藥物可能具有同樣的毒性。我們沒有辦法了解康柏汀究竟是通過哪種途徑引發(fā)腫瘤。我們只知道‘三共’停止了臨床試驗，這意味著‘康柏汀’——可能也包括‘洛伐他汀’——引發(fā)了嚴重問題?！?/span>
風云突變之際，瓦杰洛斯決定：默克立即停止洛伐他汀的臨床試驗。
“這是一個非常艱難的決定。我們知道，盡管已完成的試驗沒有顯示了洛伐他汀會引發(fā)腫瘤和其它副作用，但默克并未完成長期臨床毒理試驗，一團烏云籠罩在我們頭上……我和同事們小心翼翼地討論這個問題，但中止試驗的決定是我個人做出的，我不需要任何建議。我們不允許任何人使用即使是可能導(dǎo)致最輕微癌癥的藥物。一個未確證的消息也足以讓我做出這個決定……”
瓦杰洛斯向時任默克總裁和首席執(zhí)行官約翰·霍蘭（John Horan）報告了他的決定?！八斫膺@個問題的意義，表示我們除了停止臨床試驗之外，另無選擇，他要求我隨時告知事情的進展。”
瓦杰洛斯召開緊急會議，達成三個共識：一、立即停止洛伐他汀臨床試驗；二、應(yīng)該告知FDA；第三、努力直接從日本“三共”獲得更多信息。
“我們反省自己的研究：我們在安全性和臨床試驗中沒有看見洛伐他汀引發(fā)腫瘤等副作用的證據(jù)，但我們的研究時間比較短，日本三共的信息令我們擔心，我們應(yīng)該怎么辦？”瓦杰洛斯回憶道，會議中，一位臨床管理專家因過于震驚而不能言語。
瓦杰洛斯決定親自了解日本“三共”情況。但在此之前，他打一個更為艱難的電話，告知阿爾伯茨。
“這個電話對他（阿爾弗雷德）的打擊太大，他甚至想要離開默克?！?在《紐約時報》的采訪中，阿爾伯茨太太回憶說。
瓦杰洛斯鼓勵阿爾伯茨：“我們會在安全研究方法做進一步的研究，但問題是存在的，我們需要假設(shè)洛伐他汀已死，需要再發(fā)現(xiàn)另一個新的候選藥物……讓我們重新開始，發(fā)現(xiàn)另一個新分子吧，一個與康柏汀結(jié)構(gòu)不同、不會引發(fā)類似毒性的新分子?！?/span>
1980年的冬天，對瓦杰洛斯和阿爾伯茨來說，異常艱難。他們一方面繼續(xù)洛伐他汀的研究，毒理實驗仍然沒有證據(jù)顯示類似于日本方面的毒性，但仍需要長期的實驗結(jié)果；與此同時，實驗室將資源更多地投入到尋找新分子的項目上。
1981年，瓦杰洛斯肩上的責任更重了：默克董事會任命他為公司高級副總裁，負責公司的研究戰(zhàn)略規(guī)劃。但洛伐他汀仍是他心中沉重的牽掛：“從NIH開始，我在這個項目上研究了25年，我決定弄清楚究竟是怎么會事。”
他致信日本公司，希望他們分享安全試驗的評估結(jié)果。沒有收到回復(fù)后，他打電話詢問：“我們有一個類似于HMG-CoA還原酶的抑制劑，我希望了解你們的毒理學(xué)研究，我們的臨床試驗患者用了我們的藥物，我們希望能保護他們……”他用科學(xué)術(shù)語列出有關(guān)安全性的問題，“我認為這是一件科學(xué)道德問題，科學(xué)家們交換核心信心，尤其是醫(yī)學(xué)應(yīng)用問題”。
瓦杰洛斯認為這種直接的科學(xué)信息交流應(yīng)該會成功。“默克與日本的制藥界有密切聯(lián)系，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后不久，默克曾幫助日本制藥界獲得制造鏈霉素的生產(chǎn)技術(shù)，對應(yīng)對當時在日本流行的肺結(jié)核。在此基礎(chǔ)上，默克與日本中型制藥公司‘Banyu’建立了密切的工作關(guān)系……”
但是，日本方面沒有回復(fù)。瓦杰洛斯決定親自到日本，與‘三共’進行商務(wù)會議。他說：“如果你們幫助我們解決了這個問題，我們將與你們分享洛伐他汀在日本的商務(wù)，在你們準備好時，也能和我們分享你們的第二代產(chǎn)品?！?/span>
然而，“三共”負責人笑著表示，他們希望與默克合作，但其他人反對交換數(shù)據(jù)。
“這次日本之行，我沒有辦法就他們的發(fā)現(xiàn)進行科學(xué)討論。他們的行政當局將這個問題當作是公司間的競爭，而不是藥物發(fā)現(xiàn)過程中的醫(yī)學(xué)問題。我非常生氣，但無力改變這種緊張關(guān)系。”
這是一個左右為難的困境。一方面，默克的毒理試驗顯示：沒有證據(jù)顯示洛伐他汀有問題；另一方面，日本方面的謠言不能獲以證實。
“我們懸在半空中，無法繼續(xù)推進洛伐他汀的研究……我開始敦促生物學(xué)家們?nèi)ふ衣宸ニ〉奶娲铮也辉诤跽l會優(yōu)先獲勝，我只希望贏得這場對付膽固醇戰(zhàn)斗的勝利。”瓦杰洛斯在他的書中寫道。
七、重磅炸彈
“羅伊，高膽固醇正在殺死人們……”
1982年的一天，作為默克外部顧問，三位來自俄勒岡和達那斯的心臟病學(xué)醫(yī)學(xué)專家到新澤西州默克總部訪問。
三位專家也在臨床治療嚴重心血管病人?；颊叩墓跔钛鼙荒懝檀己椭景邏K阻塞，現(xiàn)有的治療方法無法對付患者持續(xù)升高的膽固醇。他們一致迫切要求：“羅伊，洛伐他汀是臨床上有很好的效果，為什么不讓我們在部分高危患者身上治療使用？”
“作為曾經(jīng)的臨床醫(yī)生，我道他們是對的，”瓦杰洛斯說，“作為默克研發(fā)部負責人，我也心動但有猶豫，現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)證據(jù)揭示了高水平的膽固醇是心臟疾病的主要誘因，我也知道他們通過藥物治療和飲食控制也無法將患者的膽固醇水平降低到安全范圍。有太多這樣的病例，動脈被斑塊阻塞的患者隨時面臨威脅生命的心力衰竭……”
瓦杰洛斯開始靈魂的拷問。
“我不確證來自日本方面的報告，但我不能忽略它們，因此，我們啟動大規(guī)模模式動物毒理學(xué)實驗，尋找洛伐他汀引發(fā)腫瘤的證據(jù)，但我們的研究結(jié)果沒有顯示有這類問題，其中一個為期兩年的實驗即將結(jié)束，但我們在手的證據(jù)顯示洛伐他汀是安全的。三位顧問的建議迫使我們權(quán)衡新的利弊：用洛伐他汀降低高?；颊吣懝檀妓降囊嫣帲欠翊笥诳赡艿母弊饔?？”
1983年11月，瓦杰洛斯和默克同事、外部顧問綜合討論了相關(guān)的結(jié)果、日本康柏汀的信息。大家同意：重啟臨床研究。
默克向FDA遞交了重啟臨床試驗的申請，F(xiàn)DA同意對高?；颊叩脑囼灐?/span>
這是洛伐他汀起死回生的時刻。
狂喜中，研發(fā)團隊立即開啟第二輪臨床試驗。阿爾伯茨說：“我知道你們不會在我最愛的分子上找出什么問題。”
老天給這支不屈不撓的團隊以雙重嘉獎。在洛伐他汀靠邊站時，瓦杰洛斯的指導(dǎo)默克研究團隊努力尋找另一種無毒性的分子；當洛伐他汀重啟臨床試驗時，化學(xué)家鮑勃·史密斯（Bob Smith）的團隊發(fā)現(xiàn)了第二種HMG-CoA還原酶抑制劑——辛伐他汀（simvastatin），并研制成藥物Zocor。與此同時，NIH心肺研究所發(fā)表了一篇里程碑式的論文：揭示膽固醇水平與冠心病的關(guān)系。
“這一發(fā)現(xiàn)證實了我們長期懷疑的基于早期流行病學(xué)數(shù)據(jù)的推論。血液中膽固醇值每降一個百分點，心臟病的死亡率減少兩個百分點?！蓖呓苈逅拐f。
好消息不斷：絕大多數(shù)高?；颊?/span>（血液中低密度脂蛋白質(zhì)水平超高）的試驗結(jié)果顯示：膽固醇水平的下降量為：18%-34%，不僅如此，膽固醇中的高密度脂蛋白質(zhì)（好膽固醇）的水平卻在提高；而且，血液中的甘油三酸酯的水平也下降了。
瓦杰洛斯說：沒有“完美藥物”，所有的藥物都有副作用，但洛伐他汀卻如此與眾不同，它是一種“神奇的藥物”。每天只服用一片，許多的患者將能將膽固醇水平降到安全值范圍內(nèi)，而且只出現(xiàn)很小的副作用，這些副作用會很快消失，只有2%的試驗者出現(xiàn)肝臟酶水平的提高，但這是因為他們服用了高劑量的藥。最終的試驗結(jié)果顯示：在顯著降低冠狀心血管疾病的風險因素時，洛伐他汀有良好的耐受性和安全性。
1987年，經(jīng)過漫長的審查，F(xiàn)DA批準洛伐他汀上市。
洛伐他汀是人類歷史上一項偉大的醫(yī)學(xué)突破?！霸讷@得FDA批準之時，美國有一半以上的中年人膽固醇值水平高于正常值，洛伐他汀將減少他們患心臟疾病的風險，我們將提高幾百萬人的生活質(zhì)量，這是我們的生命最豐富的時刻?！?瓦杰洛斯說。
在FDA批準之后，默克啟動了一個為期五年、跟蹤4400位患者的項目，研究第二種HMG-CoA還原酶抑制劑Zocor。所有參與試驗者均患有冠心病，經(jīng)歷過心力衰竭或胸部巨痛，同時血液中的甘油三酸酯水平超標。
“治療效果令我們對‘默克療法’感動震驚：這種靶向治療藥物將心臟病死亡率降低了30%！由冠狀動脈阻塞導(dǎo)致的死亡率降低42%；冠狀動脈外科手術(shù)減少37%。此外，這種藥的使用降低了健康護理的成本?！边@些數(shù)據(jù)令瓦杰洛斯激動不已，甚至引起了健康經(jīng)濟學(xué)家的關(guān)注。
從基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)、臨床試驗、實際使用效果的調(diào)查，分子靶向藥物明顯降低膽固醇水平和相關(guān)死亡率，患者生活質(zhì)量提高、醫(yī)療成本顯著減少；從治療效果到市場價值，洛伐他汀和斯伐他汀出現(xiàn)了“滾雪球效應(yīng)”，這兩種藥物占據(jù)美國降膽固醇藥物的半壁江山，并進入30多個國家的市場，成為默克第一個銷售超過10億美元的重磅炸彈（Blockbusters）藥物。
“在美國和世界上，靶向分子藥‘洛伐他汀’的成功不僅是醫(yī)學(xué)界、而且也是默克、制藥界、工業(yè)界、甚至投資界的大新聞?！?/span>
八、“這像是一個夢”
從1987年到2008年，從新澤西到科羅拉多，阿爾伯次與洛伐他汀的緣份，仿佛是冥冥之中的一種輪回。
1987年，當瓦杰洛斯打電話向阿爾伯茨報告FDA批準洛伐他汀的喜訊時，阿爾伯茨正開車帶兒子在科羅拉州參觀大學(xué)。
“這像是一個夢?！?nbsp;阿爾伯茨也非常高興。
然而，阿爾伯茨和瓦杰洛斯并未欣喜若狂?！斑@是我們長達近三十年合作的結(jié)果，而幾個月前的臨床結(jié)果已經(jīng)令我們確信：這一勝利時刻會來臨。在向阿爾伯茨表示祝賀后，我問他關(guān)于Zocor的研制情況。我們已經(jīng)開始面向未來?！蓖呓苈逅拐f。
2018年初夏，阿爾伯茨和家人從新澤西到科羅拉多的兒子家訪問。途中他突發(fā)心臟病，被送入當?shù)匾患倚♂t(yī)院。當急診室醫(yī)生聯(lián)系到阿爾伯茨在紐約的家庭醫(yī)生時，這位醫(yī)生問：“你知道你的病人是誰嗎？”醫(yī)生立即在谷歌上查詢阿爾伯茨的背景資料。
急診醫(yī)生安排一架醫(yī)療直升飛機護送阿爾伯茨到科羅拉多大學(xué)醫(yī)學(xué)院，并告知當?shù)氐尼t(yī)生：阿爾伯茨先生是洛伐他汀的發(fā)明者。當阿爾伯茨抵達醫(yī)院時，醫(yī)護人員像迎接一位搖滾明星一樣歡迎他，征求他的簽名。
2018年7月3日出版的《紐約時報》報道，阿爾弗雷德 ·阿爾伯茨——人類第一個斯汀類降膽固醇藥物的發(fā)明人，6月16日在科羅拉多因心臟病逝世，享年87歲。
附：美國FDA斯汀類膽固醇區(qū)藥物工作示意圖
來源：https://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/ucm295573.htm
參考資料:
1. Gina Kolata New York Times: Alfred Alberts, Unsung Father of a Cholesterol Drug, Dies at 87. July 3, 2018
https://www.nytimes.com/2018/07/03/obituaries/alfred-alberts-unsung-father-of-a-cholesterol-drug-dies-at-87.html
2. P. Roy Vagelos, Louis Galambos: Medicine, Science and Merck Cambridge University Press First published 2004
3. “基礎(chǔ)研究是發(fā)現(xiàn)新藥的基礎(chǔ)和方向－訪美國科學(xué)院院士、默克制藥公司前總裁Vagelos博士”，作者：王丹紅，《科學(xué)新聞》雙周刊，2006年第11期，16-19頁；
制版編輯 | 皮皮魚
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