药物是如何发明的？

药物的发明，并非一蹴而就的灵光乍现，而是一段漫长、艰辛、充满了探索与发现的旅程。它深深植根于人类与疾病斗争的历史，从古老的草药智慧到现代尖端科技的结晶，每一种药物的诞生都凝聚着无数智慧的闪光和不懈的努力。

追溯到遥远的过去：自然的馈赠与经验的积累

人类与疾病的斗争，可以追溯到我们祖先茹毛饮血的年代。当有人生病，最直接的反应就是寻找能够缓解痛苦的东西。于是，经验开始积累：某些植物的叶子捣碎敷在伤口上能止血止痛，某些植物的根茎煮水喝能退烧止泻。这些早期的“药物”并非出于科学理论，而是源于无数次尝试、观察和口耳相传的经验。

许多古老的文明都发展出了自己独特的医药体系。在中国，神农氏尝百草的传说，虽然带有神话色彩，却反映了早期人们对植物药效的探索。中医的草药方剂，如麻黄汤治疗感冒，小柴胡汤调理脾胃，都是经过数千年临床实践验证的宝贵财富。在古埃及，人们使用蜂蜜、洋葱等作为伤口消毒剂；古希腊的希波克拉底则强调观察和记录病症，并认识到“自然疗法”的重要性。

这些早期的药物发明，本质上是一种“试错”和“经验传承”。它们没有系统的实验方法，效果也参差不齐，但却是人类认识疾病和寻求治疗的开端。我们不能低估这些古老智慧的重要性，许多现代药物的灵感，就来源于对这些传统草药成分的深入研究。

科学的曙光：从经验到理论的跨越

科学革命的到来，为药物发明注入了新的活力。当人们开始理解生命体的运作机制，疾病的原因也逐渐清晰。这使得药物的研究从单纯的“经验积累”转向了“科学验证”。

19世纪是化学和生物学蓬勃发展的时期，这为药物发明奠定了科学基础。

化学的进步：化学家们能够分离出植物中的活性成分。例如，在1804年，德国药剂师弗里德里希·塞尔图纳（Friedrich Sertürner）从鸦片中成功分离出吗啡，这是人类历史上首次提取出具有显著药理作用的纯净化合物。这标志着从天然药物的粗提取物向精确化学成分的转变。接着，可待因、奎宁等也相继被发现和提取。
病原论的兴起：路易·巴斯德（Louis Pasteur）和罗伯特·科赫（Robert Koch）等微生物学家证明了许多疾病是由细菌引起的。这直接催生了对能够杀死或抑制微生物的药物的需求，即“抗生素”的出现。

抗生素的革命：一次意外的发现与划时代的进步

抗生素的发明堪称药物史上最伟大的故事之一。亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）在1928年的一个偶然发现，彻底改变了人类对抗感染性疾病的命运。

弗莱明是一位细菌学家，他在实验室研究葡萄球菌。有一天，他注意到一块培养皿在细菌生长后，被一种霉菌（后来被确定为青霉菌）污染了，而霉菌周围的细菌却无法生长，甚至死亡。他从中提炼出一种能够杀死细菌的物质，并将其命名为“青霉素”（Penicillin）。

然而，弗莱明发现青霉素的潜力后，却未能将其有效提取并大规模生产，以至于这项发现沉寂了十多年。直到二战期间，英国牛津大学的霍华德·弗洛里（Howard Florey）和恩斯特·钱恩（Ernst Chain）及其团队，才克服了重重技术困难，成功将青霉素提炼成可供临床使用的药物。他们克服了提取效率低、不稳定等问题，最终实现了青霉素的大规模生产。

青霉素的出现，让无数在战场上和生活中因感染而濒临死亡的人获得了生机。它治愈了肺炎、败血症等曾经的“绝症”，将人类的平均寿命大幅度提高。这不仅是药物的胜利，更是科学研究精神的胜利，它证明了即使是看似微小的偶然发现，经过严谨的科学探索和不懈的努力，也能带来划时代的改变。

靶向治疗与分子药物的时代：理解生命内在规律

随着分子生物学、基因组学等科学领域的飞速发展，我们对疾病发生的内在机制有了更深入的理解。这使得药物研发从“经验性尝试”和“广谱性杀伤”转向了“靶向性治疗”和“精细化干预”。

靶向治疗：科学家们发现，许多疾病，尤其是癌症，是由特定的基因突变或蛋白质异常引起的。靶向药物就是专门针对这些“病灶”进行设计，例如抑制异常生长的信号通路，或者标记癌细胞以便免疫系统清除。格列卫（Gleevec）治疗慢性粒细胞白血病的成功，就是靶向治疗的典范。它精准地作用于导致疾病的特定基因产物，极大地提高了疗效，同时减少了对正常细胞的伤害。
生物制药：利用基因工程技术，科学家们可以生产出更复杂的药物，如重组蛋白（如胰岛素、生长激素）和单克隆抗体。单克隆抗体能够特异性地结合疾病相关的目标分子，用于治疗癌症、自身免疫性疾病等。例如，修美乐（Humira）就是一种治疗类风湿性关节炎等疾病的单克隆抗体药物。

药物发明的漫长而严谨的流程

现代药物的发明是一个极其漫长、复杂且耗资巨大的过程，通常可以分为以下几个阶段：

1. 基础研究与发现（Discovery）：
理解疾病：首先需要深入研究疾病的病因、发病机制以及相关的生物分子（如基因、蛋白质、受体等）。
发现潜在靶点：确定疾病过程中起到关键作用的分子或通路，这些就是潜在的药物“靶点”。
筛选化合物（HighThroughput Screening HTS）：利用自动化技术，从庞大的化合物库（数百万甚至数亿种化合物）中筛选出能够与靶点结合并产生预期效果的“先导化合物”。这个过程就像大海捞针，但极大地提高了效率。
理性药物设计（Rational Drug Design）：基于对靶点三维结构的了解，利用计算机辅助设计，从头设计或优化具有特定功能的分子。这是一种更精准、更高效的方法。
生物制药：研究蛋白质、抗体、核酸等生物大分子作为药物的可能性。

2. 临床前研究（Preclinical Research）：
体外实验（In Vitro）：在细胞培养或生化系统中测试药物的活性、毒性、代谢等。
动物实验（In Vivo）：在实验动物（如小鼠、大鼠、兔子、犬等）身上测试药物的药效、安全性、剂量、吸收、分布、代谢和排泄（ADME）等。确保药物在活体内的表现符合预期，并评估其潜在的副作用。这一阶段需要严格遵守动物伦理和相关法规。

3. 临床试验（Clinical Trials）：这是药物研发中最关键也是最漫长的阶段，分为四个阶段：
I期临床试验（Phase I）：通常在少量（20100名）健康的志愿者身上进行。主要目的是评估药物的安全性、耐受性，以及确定最佳的给药剂量范围和药代动力学特性。
II期临床试验（Phase II）：在少量（几十到几百名）患有目标疾病的患者身上进行。主要目的是初步评估药物的疗效，并进一步确定安全性和最佳剂量。
III期临床试验（Phase III）：在大量（几百到几千名）患有目标疾病的患者身上进行，通常是多中心、随机、双盲、对照的试验。这是最关键的阶段，用于确证药物的疗效和安全性，并与现有标准疗法进行比较。
IV期临床试验（Postmarketing Surveillance）：在药物获批上市后进行。主要目的是监测药物的长期疗效和罕见不良反应，以及探索新的适应症。

4. 审批与上市（Regulatory Review and Approval）：
当临床试验数据表明药物安全有效后，制药公司会将所有研究数据提交给药品监管机构（如美国的FDA、欧洲的EMA、中国的NMPA）。
监管机构会对提交的资料进行严格审查，评估药物的风险收益比。如果获批，药物才能上市销售。

5. 上市后监测（PostMarketing Surveillance）：
药物上市后，监管机构和制药公司会继续监测其使用情况，收集不良反应报告，确保药物的长期安全性和有效性。

新时代药物发明的趋势：

如今，药物发明正朝着更加个性化、精准化和智能化方向发展：

个性化医疗（Personalized Medicine）：基于个体基因组、分子特征和生活方式，开发更适合特定患者的药物。
AI辅助药物研发：人工智能和机器学习技术被广泛应用于药物靶点发现、化合物筛选、分子设计、临床试验优化等各个环节，极大地加速了研发进程。
基因疗法与细胞疗法：直接通过修改基因或利用细胞来治疗疾病，是未来医学的重要方向。
抗生素耐药性研究：面对日益严峻的抗生素耐药性问题，新的抗菌药物和治疗策略的研究也在如火如荼地进行。

总而言之，药物的发明是一部波澜壮阔的科学史诗，它融合了人类的智慧、好奇心、耐心以及对生命的敬畏。从古老部落的草药箱，到现代实验室里精密的仪器；从一次偶然的霉菌污染，到对基因图谱的精准解读，每一次药物的诞生都代表着人类对疾病认识的深化和对生命健康的追求的进步。这趟探索之旅仍在继续，未来，更多更神奇的药物将从中诞生，为人类带来更长久、更健康的生命。

网友意见

习惯于将问题分割开来...

请问药物是如何发明的？
那些很复杂的分子式为什么会被排列组合在一起？
药物研发的周期一般是多少？

=========================google的分割线=================================

我感觉我得从第三个问题开始回答。。。“一个研发项目从立项到药物上市一般经过10-12年，花费10到15亿美元啊美元...”，这是09年以前我还在读本科时候一位老师在课上说的。虽然从此以后我跟别人谈起这个事情的时候也会这么说，但是我不是很确定些数字的准确性...既然如此，我就列举些看起来“权威”点的数据吧...

来源于

Drug Discovery and Biotechnology Trends

的报道：“Today it typically takes about 15 years and costs up to $800 million to convert a promising new compound into a drug on the market.”这篇文章发表在2003年...此外在03到04年，Science发表了一整个set的“Drug Discovery and Biotechnology Trends”文章，看完以后估计你会对你所提的三个问题有个新的认识... 链接在此：

Science Products

,本来想就此打住让你自行观摩的，不过想想好像也有点耍无赖，虽说在这些资料面前我就图样图森破了...

来源于"Survey of the Prescription Pharmaceuticals Industry of Japan (2005)", Health Policy Bureau, MHLW的报告：

mhlw.go.jp 的页面

；他们认为周期是9-17年...

来源于

The Cost of New Drug Discovery and Development

的报告：

discoverymedicine.com 的页面

平均用9年...

来自一个风投的报告：

google.com.hk 的页面

他们认为要15年...

来源于

Clin Pharmacol Ther. 2010 March; 87(3): 356–361

这篇文章的这张图片说明了几类药物临床试验所需花费的时间：短则六年长则九年，还不算临床前那坑爹的研发过程，请自行脑补... 文章链接：

http://www. ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ar ticles/PMC2953249/

无论哪个报告，总归是想说在你退休前能成功搞出一个药来上市你就牛的飞天了...红果果的现实啊...

很好奇为啥你没问要花多少钱？= =... 我想太多了么...

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现在回答第二个问题...“那些很复杂的分子式为什么会被排列组合在一起？”

一般一个药物就只有一个分子式啊，无论他再怎么复杂...你是说复方药吗？

如果是复方药的话，是想让一片药起到多种功能，比如说：

白加黑、泰诺、康泰克这些药物的作用机理有区别吗？

如果是说为啥要分子式的这么复杂的话... 其实并不是你想象中那么复杂，只要你了解到他们的靶标有多复杂以后...

简单来说: (Source:

Enzymes - Lock&Key

) 药物就像是钥匙，你看钥匙的结构复杂么，有这么多齿，每个齿（functional group）和主干（core）一起构成了整个分子（drug）。不同的组合就有不同的药物。为什么看起来这么复杂？因为那个锁（Target：enzyme，receptor...）里头的Active site就是很复杂啊...