曾幾何時,藥物已成為每個家庭甚至每個人的必備之物。問問你周遭,目前完全沒有使用任何一種藥物的人,鮮矣!
到2020年底,全球有正式紀錄的藥物銷售金額,高達1.27兆美元──1兆等於1萬億。回顧2001年的3,900億美元,你想想看成長了多少倍?
當然,人口成長是個原因,2001年的世界人口是61億,2020年是78億,兩者有不小的差距。但是科技在其中扮也演了顯著的角色:新證實的疾病迅速增加,如果舊藥無法醫治,便需發展新藥。而原來慣用的舊藥,為求增高效價強度(potency),也有發展新藥的必要。「效價強度」由於新冠肺炎疫苗的討論,突然成為家喻戶曉的專有名詞,其實它就是我們一般講的「藥效」啦!
一如我們吞下的食物,藥物具有侵入性,它會對生命體出現生物效應,改變你的生理功能或生化代謝,可以治療、預防甚至診斷疾病。人類身處藥物眾多的世界,對它是怎麼來的?怎麼存在的?大多數人卻講不出所以然來,而且普世皆然,並不是那些文明高度發展的國家,老百姓就比較明瞭藥物到底是什麼。因此,介紹藥物的科普書應運而生。
不幸的是,這類科普書數量並不多,品質也不見得好,原因是藥物都有其特定的化學結構,發展過程中又涉及微生物學、生物學及免疫學,晚近的分子藥物則涉及分子生物學等,無論天然藥物、化學合成藥物或基因工程藥物,細細解析之下,只怕治絲益棼,越想分說明白,越可能再碰觸到其他相關科學領域,給讀者留下更多的疑竇。
在少數質量兼具的藥物科普書中,《藥物獵人》(The Drug Hunters:The Improbable Quest to Discover New Medicines,呂奕欣譯,臉譜,2018)是一本值得推薦的書。本書的兩名作者唐諾.克希(Donald R. Kirsch)和奧吉.歐格斯(Ogi Ogas),前者為主要寫作者,擔任大藥廠的藥物獵人長達40年,也長年從事藥物的學術研究與教學;後者是新聞工作者,協助將本書變得更有可讀性。幸運的是,此書遇到優秀的譯者,如今正等待你大飽眼福。
即使在眾多科普書籍中,克希博士以簡馭繁的功力,令人憶起諸如劉易士.托瑪斯(Lewis Thomas)或羅伯特.克萊本(Robert Claiborne)這類的科普作家。前者本身是醫師,也是許多生物科學家的啟蒙者;後者是作家,寫過不同領域的科普書籍。兩人雖已仙逝多年,當年寫作主題的基礎科學已日新月異,著作卻能夠不斷再版至今,足見讀者嗜溺的是他們求真的精神,以及寫作的韻味。
有趣的是,雖然《藥物獵人》的閱讀經驗如此輕鬆愉快,但2017年3月《藥物獵人》剛出版沒多久時,克希博士曾接受媒體訪談提到,自己正在寫作此書時,他最喜愛的作家菲利普羅斯剛好退休,《紐約時報》問羅斯,你的聲名如日中天,為何要退休呢?羅斯回答:「寫作好難呀,而且好挫折,我簡直受夠了!」克希認為寫作這回事,並不像表面上看來那麼吸引人,實際上困難重重,也挫折不斷,「你還真的必須佩服那些寫作一輩子的人!」


對染色著迷的科學家
《藥物獵人》雖非以嚴格的紀年方式撰寫,然而由於藥物的科學知識累積前後關聯,免不了介紹一些文明渾沌階段,人類飽受疾病困擾,如何「人人都是藥物獵人」的誤打誤撞成果。到21世紀的今天,藥物獵人已都是學有專精的各科專家,仍在憑藉他們所能掌握的科技,不斷嘗試破解疾病的機制,謀求對應的解藥。開發新藥,不再是單打獨鬥的行業,成本動輒數十億美元起跳。
在《藥物獵人》近300頁、12章的內容中,我認為最突出的,應屬第5章〈魔彈的誕生:人類終於了解藥物的運作方式〉。克希博士很有耐性的解釋了德國科學家保羅.埃爾利希(Paul Ehrlich,1854~1915)研究藥物機制的貢獻,也就是那句看來很簡單的話:「物質必須與其他物質連結,才能起作用。」
我們談到人與人之間來不來電,英文就說是不是起化學作用,前者是物理的譬喻,後者就是埃爾利希開發新藥的觀察憑藉。
埃爾利希是1908年諾貝爾生醫獎得主,其官方網站會告訴你,他是因為免疫學及血清療法得獎的。也有些書會提到,他得獎後因為發現俗名「606」的梅毒藥物,對醫治當時流行於歐洲的這種難纏性病有重大貢獻。但是後來的研究者,有說他是血腦障壁(BBB)的發現者,也有說他是提出所謂「自體免疫」的第一人。《藥物獵人》則是這樣將埃爾利希引見給讀者的:
人類最嚴重的幾種疾病,竟是由如此渺小的微生物造成,這讓大家都想一睹微生物的廬山真面目。可惜他們無法如願,因為致病細菌與黴菌的細胞(更別提動植物細胞)多是半透明的。若把細胞放在載玻片上,再放到顯微鏡下觀察,你只能隱約的看出不太明顯的輪廓,很難分析,因為細胞和載玻片背景之間沒有對比,無法明確分出細胞結構。
19世紀中期合成染料出現之後,解決方案來了。染料產業就像19世紀的航太工業,在開發核心市場的高科技產品時,會附帶生產各式各樣有用的副產品。微生物學家開始測試現成的布料染料,看能不能將細胞染色。有個人一心一意想用合成染料,改良細胞學研究,這人就是德國科學家保羅.埃爾利希。
埃爾利希的表兄是研究細胞生物及組織的專家,曾發表許多報告,埃爾利希追隨他的腳步,在就學的萊比錫醫學院嘗試以苯胺將動物組織染色。他在1878年獲得醫學學位,但教授不認為他特別優秀,將他介紹給後來被稱為「細菌學之父」的科霍(Heinrich Koch)做助理時說:「這就是埃爾利希。他很懂得染色,但考試會不及格。」
總而言之,每種染料似乎會附著在不同的生物目標上。埃爾利希這樣一天到晚著迷於染色,終於參悟出一個道理:如果可以鎖定某種病原體細胞的一部分,對於那種病原體投藥呢?
埃爾利希開始以500多種染料,在感染昏睡病的小鼠身上做實驗。正當面臨瓶頸時,他讀到一篇英國醫學期刊上的文章,提到特定藥物可以殺死實驗動物身上導致昏睡的錐蟲,決定對其化學結構做進一步的改變。1908年,他的合成物418號證實可以治療小鼠的昏睡症,但是用在人類身上,卻會使少數病人死亡。
長此以往數年,埃爾利希終於在1909年研製出第606號化學物,能消滅病鼠體內的錐蟲,而且不會對牠們的神經造成損傷。他後來投藥給染上梅毒螺旋體的兔子,發現治療效果輝煌,遂轉用於人體,大獲成功。
這種新藥「砷凡納明」(Arsphenamine)商品名「灑爾佛散」(Salvarsan),是新概念的產物:尋找能將病毒體染色的染劑,找出能殺死病原體的毒素,然後結合兩者製藥。可以說,埃爾利希也是所謂「化療」的開山祖。


分子開關與尋找新藥
對於編號606這種新藥,埃爾利希解釋:「物質必須與其他物質連結,才能起作用。」當時稱為「側鏈學說」(Side-chain Theory),他的假設是:一個人對於某疾病的免疫能力,得看他血清中的特殊物質對病原的有毒物質之反應,這就是「側鏈」,也就是今天所謂的「抗體」。這些會引起抗體反應的有毒化合物則是「抗原」,兩者結合的方式類似鎖與鑰匙。埃爾利希把鑰匙理論延伸到藥物,認為在病原體或人體細胞上有特定的分子區,會對藥物的特定部分發生反應,藥物因而會產生功效。如今這個說法稱為「受體理論」,當年被嘲諷有加,但時至今日,如果不了解受體理論,對於任何藥物(包括新冠病毒疫苗在內)的分子開關作用,是無法理解的。
由於克希博士本身在製藥界工作,他回想生醫基礎科學的演進,藥理學的教科書根本完全跟不上。例如阿斯匹靈用來治療病人超過70年後,這種藥物引起反應的人體細胞受體才被辨識出來。
不過,克希博士也引用埃爾利希的話,認為藥物獵人需要4個G才可能有所斬獲:Geld(金錢)、Geduld(耐心)、Geschick(創新),以及或許是最重要的Gluck(運氣)。「一個多世紀之後,埃爾利希的4G依然適用。你必須很聰明,但光聰明是不夠的,你需要努力很久很久,耐性很重要,而且做實驗是很昂貴的,金錢更重要,可是太多、太多耗資天價的實驗都失敗了。」
克希博士還提醒我們,「藥物都不會完美,一定有副作用。」因為過去多數的藥物是藥物獵人「發現的」,不是「發明的」,不是為任何生命體量身訂做的。「它能夠起一點作用,我們就該謝天謝地了。」


抗生素面臨的大困局
克希博士現年70歲出頭,恰好經歷第二次大戰後製藥產業的風起雲湧。他在受訪時曾經很老實的說,現在美國每年因為感染細菌喪生的人數,比死於愛滋病的人數還多。為什麼呢?並不是製藥產業無法提供足以滅菌的抗生素,而是商業利益考量之下,藥廠較願意投資在開發慢性病的藥,例如降血壓或膽固醇的藥、心臟病或糖尿病的藥,或是對付如愛滋病之類全球感染的病症、越來越普遍的癌症藥物,甚至是治療精神疾病的藥物。
畢竟,抗生素的療程就是一週上下,而前述這些病的患者,多數都必須終生服藥,兩者的利潤差距太龐大了。除了偶爾出現抗生素抗藥性大爆發需要新藥,或是突然出現不尋常的流行性細菌感染,排名前18家的大製藥廠中,已有15家放棄了抗生素的市場。
《藥物獵人》引用FDA官員的話說:「我們正面臨巨大的危機,全球都沒有抗生素生產線。當前情況很不妙,感染性疾病的醫師更是焦急。但更嚴重的是5年或10年後的狀況。」
克希博士說,他寫這本書,就是因為一般人對於藥物開發實在知道太少了。你週末參加派對,問到律師、醫師、會計師,大家都馬上曉得是做什麼的,但說是「藥物獵人」,可就要費一番唇舌了。「有機會把在派對裡講不完的事情盡量講一講,我很樂意。」
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