Under ett mikroskop samlas kluster av nålformade kristaller och lyser vita under naturligt ljus.
Nyligen bevittnade reportrar från Changjiang Daily separationen av en enda förening - kinsenosid - från den kinesiska örtmedicinen Anoectochilus roxburghii i ett nytt läkemedelslaboratorium vid School of Pharmacy, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology. Denna ingrediens bestämmer den farmakologiska aktiviteten hos traditionellaAnoectochilus roxburghii.
Kolumnformad kristallin kinsenosid dröjer sig kvar i botten av kolven. Foto av Li Yonggang, reporter på Changjiang Daily
Wild Anoectochilus roxburghii listades som en utrotningshotad växt av Fujian-provinsen, dess primärproducerande region, 1990. Den 7 augusti 2021 inkluderades vilda Anoectochilus roxburghii på Kinas nationella lista över klass II-skyddade vilda växter. Denna växt har genomgått dramatiska förändringar under de senaste två decennierna. Vid laboratoriet vid Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, tillbringade professor Zhang Yonghuis team 20 år av dedikerad forskning med att utveckla kinsenosidtabletter, ett klass 1 innovativt kemiskt läkemedel med små molekyler. Produkten erhöll nationellt godkännande för kliniska fas I-prövningar den 28 juli i år och är på väg att lansera fas I-studier på människor. Tidigare har 10 patent som täcker uppfinningen och tillämpningen av Anoectochilus roxburghii för förebyggande och behandling av leversjukdomar överförts mot en milstolpsbetalning på 240 miljoner RMB. Artificiellt odlad Anoectochilus roxburghii innehåller högre nivåer av kinsenosid, dess grundläggande medicinska aktiva ingrediens, än vilda sorter, med stadigt förbättrad kvalitet. Med en 2 000-årig historia som en medicinsk och ätbar ört bland lokalbefolkningen i Fujian kan Anoectochilus roxburghii nu bearbetas till kemiska läkemedel, moderna traditionella kinesiska mediciner och homologa växtbaserade råvaror för medicinsk mat.
Professor Zhang Yonghuis team har också framgångsrikt etablerat en kemisk syntesväg för kinsenosid, vilket innebär att kinsenosid kan produceras via kemisk syntes.
En konvergens av traditionell kinesisk och västerländsk medicin realiseras genom Anoectochilus roxburghii.
Professor Zhang Yonghui. Foto av Li Yonggang, reporter på Changjiang Daily
2 000 år av folkbruk – avslöja den funktionella hemligheten hos Anoectochilus Roxburghii i laboratoriet
Född i en bondfamilj tog Zhang Yonghui examen från Huanggang Middle School i Hubeiprovinsen 1991 och antogs till Tongji Medical University (nu Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology) till huvudämne i farmaci.
Med uppkomsten av naturläkemedelsforskning på 1970-talet uppstod en ny disciplin som kallas naturlig farmaceutisk kemi. Under sina forskarstudier specialiserade Zhang sig på detta område och behärskade systematiskt ett brett utbud av forskningsmetoder och tekniker för naturlig farmaceutisk kemi.
Efter att ha tagit sin magisterexamen 2000 stannade Zhang på campus för att bedriva naturmedicinsk forskning. "Kinesiska växtbaserade läkemedel har en historia som sträcker sig över tusentals år. Tidigare kunde vi inte klargöra den materiella grunden bakom de terapeutiska effekterna av de flesta växtbaserade läkemedel; nu har vi beslutsamheten och självförtroendet att ta reda på det", påminde Zhang. Inom några månader satte han Anoectochilus roxburghii som sitt forskningsämne.
Anoectochilus roxburghii är en orkidé av Anoectochilus-släktet, med mörkt lila-röda blad täckta med gyllene vennätverk, en distinkt och vacker egenskap. Den växer i provinserna Fujian, Taiwan och Yunnan i Kina, samt Japan och flera länder i Sydostasien.
Skogsodlad Anoectochilus roxburghii.
Reportrar intervjuade lokala örtbönder i Yong’an City, Sanming Prefecture, Fujian-provinsen från den 13 till 15 augusti i år. Bönderna sa: "Fåglar betraktar Anoectochilus roxburghii-löven som ginseng, så vi kallar det också 'fågelginseng'. Vilda bergsdjur livnär sig också på det. Våra förfäder observerade detta för länge sedan."
Lokalbefolkningen i Fujian hyllar Anoectochilus roxburghii som "örternas kung", med en folklig historia som sträcker sig tillbaka över 2 000 år. Det är känt som ett universellt avgiftande botemedel: används för barns feberkramper, giftiga ormbett, lindring av baksmälla, kronisk hosta hos äldre och fysisk svaghet efter förlossningen. I traditionella kinesiska friskvårdskoncept är "inre värme" och "gifter" grundorsakerna till sjukdomar, vilket gör värmerensning och avgiftning till centrala hälsoprioriteringar.
Det var denna bestående folkmedicinska visdom som gått i arv i tusentals år som inspirerade Zhang att studera Anoectochilus roxburghii. "Ändå hade ingen systematiskt analyserat dess kemiska sammansättning och lämnat de exakta aktiva ingredienserna som är ansvariga för dess effekter oidentifierade."
2004, medan han fortfarande var föreläsare, lämnade Zhang in ett National Natural Science Foundation-projekt med fokus på Anoectochilus roxburghii och fick 220 000 RMB i forskningsfinansiering, vilket officiellt lanserade forskning om örten.
Under sommarlovet 2004 ledde Zhang två doktorander till staden Zhangzhou i Fujianprovinsen för att hämta Anoectochilus roxburghii. På den tiden fanns ingen konstgjord odling lokalt, bara vilda växter kunde hittas. Utan något lager tillgängligt hos leverantörer av medicinska örter vandrade teamet i bergsområden för att hitta veteranväxter och köpte 3 kg torkad Anoectochilus roxburghii för 33 000 RMB i forskningsmedel.
Under två år, genom extraktion, separation och rening, isolerade Zhang mer än 10 föreningar från Anoectochilus roxburghii, dominerad av glykosider. Detta markerade den första framgångsrika isoleringen av kinsenosid från Fujian-odlade Anoectochilus roxburghii.
Torkad Anoectochilus roxburghiiav olika sorter för laboratorietestning. Foto av Li Yonggang, reporter på Changjiang Daily
Zhang och hans team genomförde djurexperiment på de viktigaste ämneskategorierna extraherade från Anoectochilus roxburghii, vilket bekräftar att kinsenosid - snarare än flavonoider eller polysackarider som tidigare antagits av vissa forskare - är den farmakologiskt aktiva kärningrediensen i örten.
Kinsenosid extraherad från Anoectochilus roxburghii är en glykosidförening. Zhang sa: "Kvaliteten hos Anoectochilus roxburghii bedöms enbart av innehållet i denna enda förening, kinsenosid."
Ytterligare forskning gav ständiga överraskningar. Wild Anoectochilus roxburghii innehåller över 10% kinsenosid i vikt, medan artificiellt odlade sorter har ännu högre koncentrationer - vilket innebär att varje 100 gram av örten innehåller minst 10 gram kinsenosid. Ett sådant högt innehåll av en enda aktiv förening är extremt sällsynt bland kinesiska örtmediciner; de flesta medicinalväxter innehåller mindre än 1 % av varje enskild aktiv ingrediens, och den välkända paklitaxeln står för endast 0,01 % av Taxus bark.
Vid utveckling av nya kemiska läkemedel modifierar forskare vanligtvis den ursprungliga molekylstrukturen hos lovande kandidatföreningar för att förbättra effektiviteten eller minska toxiska biverkningar. Zhangs team fann dock att kinsenosids naturliga molekylära struktur ger optimala terapeutiska effekter och inte kräver någon strukturell modifiering alls.
Alla medicinska substanser medför potentiella toxicitetsrisker, men systematiska toxikologiska tester visade att kinsenosid är praktiskt taget icke-toxiskt. "Detta är en dyrbar skatt som lämnats åt oss av våra förfäder."
Vägledning för odling med laboratoriedata — Vitalisering av en utrotningshotad växt
Tidigt på morgonen den 14 augusti, cirka 60 kilometer från Yong’an City, Sanming, lossade 42-åriga Su Bingzhang och hans 72-åriga mamma jord under moso-bambulundar. De planerade att transplantera 600 000 Anoectochilus roxburghii plantor här i september.
Detta område ligger på grenarna av Wuyi-bergen på en höjd av över 500 meter, täckt av frodiga moso-bambutak. Tunt solljus filtrerar igenom bambublad till röd jord. "Anoectochilus roxburghii tål inte direkt solljus. I naturliga miljöer växer den under skogar, med höga träd och bambu som dess skugga", förklarade Shen Shaorong, grundare av Yong'an Huangnijia Co., Ltd., som följde med reportrar upp på berget.
Su Bingzhang (bakerst) och bönder bär skördade Anoectochilus roxburghii nerför berget. Bidragit från Su Bingzhang
Shen Shaorong, född i Hakka, började forska på artificiell avel och odlingsteknik för Anoectochilus roxburghii 2005. Våren 2013 reste Zhang till Huangnijia Co., Ltd. i Yong’an med sina elever för att hämta rå Anoectochilus roxburghii för laboratorieforskning. Vid den tiden syftade Zhangs nästa forskningsfas till att identifiera kinsenosides terapeutiska styrkor för att främja utveckling av nya läkemedel, medan Shen redan hade bemästrat vävnadsodlingsfröplantor, underskogs- och växthusplanteringsteknik.
Efter denna studieresa till Yong’an, levererades den mest råa Anoectochilus roxburghii som användes i Zhangs laboratorium från Shens plantage. Shen började också skicka växtprover till Zhangs labb för testning för att styra val av fröer och odlingsoptimering.
I en intervju den 14 augusti i år erinrade Shen: "Han berättade för mig då att han hade bekräftat att Anoectochilus roxburghii utövar hypoglykemiska effekter med nästan inga toxiska biverkningar. Den enda meningen motiverade mig att fortsätta forska om konstgjord odling till denna dag."
För närvarande driver Shen en Anoectochilus roxburghii-plantage på 3 200 mu under en "företag + bonde"-modell. Varje mu ger 220 kilo färska löv, bearbetade till 22 kilo torkad ört via lågtemperaturtorkning, säljs för 5 800 RMB per kilogram.
"Innan vi transplanterar plantor krossar vi jord till fina partiklar precis som när vi förbereder grönsaksfröbäddar", säger Su Bingzhang, som noggrant sköter sin 100-mu bambuskog. "Utan Anoectochilus roxburghii-odling skulle detta bergsland ligga kargt." Den solbrända bonden log ärligt. Su återvände till sin hemstad för ett decennium sedan efter migrantarbete för att odla citrus, ris, mosobambu och Anoectochilus roxburghii. Örten bidrar nu med hälften av hans totala årsinkomst.
Bönder inspekterar flaskplantor av Anoectochilus roxburghii vid Jiaoyu Mountain, Lincang, Yunnan. Bidragit från Chen Ling
Su har inga uppgifter om hur mycket av hans odlade Anoectochilus roxburghii som har levererats till Zhangs laboratorium under det senaste decenniet. Wang Yafen, en forskare vid New Drug Laboratory vid Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, noterade en tydlig trend: kinsenosidnivåer i artificiellt odlade Anoectochilus roxburghii-prover som skickas för testning fortsätter att öka, med konsekventa kvalitetsförbättringar år efter år.
I Fujian, där Anoectochilus roxburghii är hedrad som "Kungen av örter", saknade lokalbefolkningen vetenskapliga standarder för att bedöma premiumkvalitet. De trodde att vilda örter, liknande ginseng, får bättre kvalitet med längre tillväxtcykler. På den tiden återspeglade det lokala marknadspriset denna missuppfattning: tvåårig blommande Anoectochilus roxburghii såldes för 2 000 RMB per jin, medan ettåriga blommande lager fick 1 000 RMB per jin.
Zhangs laboratoriedata omkullkastade denna tusenåriga folktro. Tester visade att blommande Anoectochilus roxburghii innehåller mycket mindre kinsenosid än icke-blommande växter, och längre odlingscykler är inte lika med högre styrka.
Det finns flera sorter av Anoectochilus roxburghii, kategoriserade efter bladform: runda blad, spetsiga blad, stora blad och tunna blad stammar. Med hjälp av egenutvecklade testprotokoll bekräftade Zhang att bladen innehåller den högsta koncentrationen av kinsenosid. Efter att dessa fynd delats med odlare, blev stora bladsorter snabbt den vanliga odlade stammen.
Bönder skördar Anoectochilus roxburghii vid Jiaoyu-berget, Lincang, Yunnan. Bidragit från Chen Ling
Nästan 1 800 kilometer från Yong'an City, Fujian, växer 40 mu av blomstrande Anoectochilus roxburghii vid Jiaoyu Mountain, Lincang, Yunnan-provinsen. Chen Ling, chef för Yunnan Shanyuan Biotechnology Development Co., Ltd., förklarade att professor Yu Longjiang från Huazhong University of Science and Technology introducerade odling av Anoectochilus roxburghii som ett fattigdomsbekämpningsprojekt i Yunnan redan 2017, och tränade lokala bönder i konstgjorda odlingstekniker. Professor Zhang Yonghui hjälper nu till med att utarbeta Yunnans lokala livsmedelssäkerhetsstandard för Anoectochilus roxburghii, medan Fujian Provincial Local Food Safety Standard för Anoectochilus roxburghii, formulerad under hans tekniska ledning efter fem års forskning, officiellt utfärdades och implementerades i juni 2022. Ett växande antal Anoxochil-bönder har anslutit sig till roxburghii. odling.
Enligt ofullständig statistik som delas av Zhang täcker den rikstäckande Anoectochilus roxburghii-odlingen över 100 000 mu med ett årligt industriproduktionsvärde på 20 miljarder RMB. En gång en utrotningshotad vild växt har Anoectochilus roxburghii återupplivats med stöd av modern vetenskap och teknologi, vilket ständigt gynnar mänskligheten.
20 år av orubblig forskning – förtroende förankrad i folkmedicinsk praxis
Lokalbefolkningen konsumerar mest Anoectochilus roxburghii genom att koka den till avkok eller brygga örtte. Historiska dokument registrerar dess hypoglykemiska och lipidsänkande effekter.
Zhangs första forskningsmål var blodsockerreglering. Djurförsök visade att kinsenosid ger måttlig hypoglykemisk aktivitet, men ändå svagare än metformin, ett klassiskt läkemedel mot diabetes. Zhang förklarade att blodsockernivåerna i modelldjur nådde 30 mmol/L; metformin minskade nivåerna till ungefär 7 mmol/L, medan kinsenosid bara sänkte glukos till cirka 10 mmol/L. För innovativ kemisk läkemedelsutveckling måste kandidatföreningar överträffa befintliga läkemedel för att ha kliniskt värde, så forskningen om hypoglykemi avstannade.
Zhangs andra forskningsfokus var lipidreglering. År av upprepade prövningar verifierade kinsenosids lipidsänkande effekt var sämre än statinmediciner, vilket markerade ytterligare ett stort bakslag för läkemedelsupptäckarteamet.
Professor Zhang Yonghui (längst till höger) granskar försökets framsteg i laboratoriet. Foto av Li Yonggang, reporter på Changjiang Daily
"Gräv djupare." När teammedlemmar stötte på svårigheter använde Zhang detta mantra för att uppmuntra dem att inte förbise subtila ledtrådar gömda i experimentella data.
Dessa två avstannade forskningsriktningar avslöjade senare viktiga insikter: medan kinsenosid inte kan matcha metformins fristående hypoglykemiska kraft eller statins isolerade lipidsänkande styrka, levererar dess dubbla reglerande effekter på både blodsocker och blodlipider omfattande metaboliska fördelar oöverträffade av endera läkemedelsmedlet.
"Forntida folkvisdom inbäddad i Anoectochilus roxburghii som en kinesisk örtmedicin garanterar att nya genombrott väntar på upptäckt," sade Zhang. Med hjälp av folktraditioner att använda örten för att lindra baksmälla och skydda levern, ägnade hans team sig åt forskning om kinsenosids leverskyddande mekanismer.
Zhangs labb etablerade sex distinkta leverskadamodeller för djur för accelererad forskning: alkoholisk leverskada, läkemedelsinducerad leverskada, kolestatisk leverskada, strålningsinducerad leverskada, icke-alkoholisk steatohepatit och leverfibros.
För att påskynda forskningsframstegen, administrerade Zhang själv experimentella doser för att testa substansens halveringstid. Studier bekräftade att kinsenosid når maximal blodkoncentration två timmar efter administrering i både djurmodeller och människor.
Pprofessor Zhang Yonghui (längst till höger) granskar försökets framsteg i laboratoriet. Foto av Li Yonggang, reporter på Changjiang Daily
"På vårt mest hektiska stadium bodde jag på campus utan att återvända hem på två månader", minns Wang Yafen, en av Zhangs studenter. Hon beskrev hela forskargruppen som obevekliga arbetare som krävde påminnelser för att vila. Måndag till lördag utgjorde officiella arbetstider, men labbet förblev fullsatt de flesta söndagar, med forskningssessioner över natten.
Omfattande experimentellt arbete gav snabbt genombrott. I samarbete med professor Xiang Ming från School of Pharmacy, identifierade Zhangs team kinsenosides terapeutiska effekt mot experimentell autoimmun hepatit, tillsammans med dess unika anti-fibrotiska leveraktivitet. "Inget nytt läkemedel för leverfibros har ännu erhållit globalt marknadsföringsgodkännande. Om vår forskning lyckas kan vi utveckla en behandling som kan stoppa utvecklingen från hepatit till cirros och levercancer," förklarade Zhang. Kinsenoside uppvisar robusta skyddande effekter över alla sex testade leverskademodeller: alkoholisk, droginducerad, kolestatisk, strålningsrelaterad, icke-alkoholisk fettleversjukdom och leverfibros.
Forskningsströmmen för leverskydd gav transformativa resultat. Tidigare i augusti slutförde 10 patent som härrörde från forskningen om Anoectochilus roxburghii teknologiöverföring, och kinsenosidtabletter – utvecklade som ett kemiskt läkemedel med små molekyler – säkrade fas I-godkännande för kliniska prövningar utfärdat av National Medical Products Administration.
Professor Zhang Yonghui granskar försökets framsteg i laboratoriet. Foto av Li Yonggang, reporter på Changjiang Daily
Under 20 år i rad ledde Zhang sitt team i orubblig dedikerad forskning om Anoectochilus roxburghii. Han tillskriver sina två decennier av uthållighet och självförtroende två pelare: det oavbrutna 2 000-åriga folkmedicinska arvet från Anoectochilus roxburghii, och bibehållet nationellt forskningsfinansieringsstöd.
Utöver det initiala stödet från National Natural Science Foundation fick Anoectochilus roxburghii-projektet stöd från National Major New Drug Creation Science and Technology Special Project 2010, National 863 High-Tech Research and Development Program 2013, tillsammans med betydande ekonomiska bidrag från Hubeiprovinsen, Wuhan Municipal Government och Huazhong University of Science and Technology.
Zhangs team har också helt etablerat en gångbar kemisk syntesväg för kinsenosid. "Detta genombrott överbryggar klyftan mellan traditionell kinesisk medicin och västerländsk farmaceutisk kemi."
Zhang förklarade att extraherad kinsenosid uppnår en renhet som överstiger 99,5 %, vilket kvalificerar det för utveckling som antingen ett kemiskt läkemedel eller en modern traditionell kinesisk medicin. Kinsenosidtabletterna som går vidare till kliniska prövningar som ett kemiskt läkemedel innehåller 99,5 % ren kinsenosid. Hans team utvecklar också klass 1 innovativa TCM-läkemedel och hälsokostformuleringar med hjälp av standardiserade aktiva fraktioner isolerade från Anoectochilus roxburghii. "Vi är helt övertygade om att dessa produkter kommer att nå patienter så tidigt som möjligt." När Shen Shaorong hörde nyheten om att kinsenosidtabletter skulle gå in i kliniska prövningar, uttryckte Shen Shaorong djup spänning: "Vi har väntat ett helt decennium på denna milstolpe."
Under flera intervjuer refererade Zhang upprepade gånger till Tu Youyou och artemisinin. "Exceptionella läkemedelsföreningar förändrar hälsovårdens resultat - ett läkemedel kan till och med utrota en hel sjukdom, precis som artemisinin eliminerade malaria som ett stort globalt hot. Om jag kan utveckla ett eller två läkande nya läkemedel under min livstid, kommer jag att betrakta min karriär som avslutad."
Reportrar: Yang Jiafeng, Tian Qiping, Changjiang Daily
Korrespondent: Wang Xiaoxiao
Redaktörens anteckning
