提要：G. B. Elion因为从嘌呤径路问题着手而合成一系列有效的新药物著称于世。本文是她在获1988年诺贝尔医学生理奖后详细介绍这一新的药物原理的形成、提出以及实际应用的历史的演汫。
沃兹（Woods）和弗尔德斯（Fildes）曾于1940年提出抗代谢物学说以解释磺胺类对细窘的作用，认为磺胺类干扰了一种必需的营养物即对氨基苯甲酸的利用。希钦斯（Hitchings，1 S88年医学诺贝尔奖得主之—）提出的学说则认为，由于所有的细胞都需要核酸，用核酸碱类的拮抗物则可能中止那些迅速分裂着的细胞（如细菌、肿瘤、原虫）的生长。因此，利用这些细胞的较快的增殖速度（与正常哺乳动物细胞相比），并通过它们对这些抗代谢物反应的径路，最终可能找出各种类型细胞间的生化学差异。我的任务是研究嘌呤、蝶啶和其它一些缩合的嘧啶系统。
当时对用嘌呤进行核酸合成的径路基本上是一无所知的。而我们的研究主要用一种微生物：干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）。假如在培养液中添加胸腺嘧啶，它便能够靠腺嘌呤、鸟嘌呤、次黄嘌呤或黄嘌呤进行生长。如以肝粉作叶酸的来源，它还能合成嘌呤和胸腺嘧啶。
1948年我们发现2，6 - 二氨基嘌呤具有极强的抑制干酪乳杆菌生长的作用，还发现腺嘌呤（而不是其它天然的嘌呤）具有特殊的使抑制逆转的作用。但是低浓度的二氨基嘌呤也可为叶酸所逆转，二氨基嘌呤通常与其它二氨基嘧啶类和二氨基 - 嘧啶缩合系统具有同样的特性。关于耐二氨基嘌呤的干酪乳杆菌菌株的研究揭示，该菌株如依靠腺嘌呤作为嘌呤来源其生长极为缓慢。我们推断，腺嘌呤和2，6 - 二氨基嘌呤一定要有相同的酶才可进行合成代谢，而且二氨基嘌呤合成代谢的产物会干扰嘌呤互变。科恩伯格（Kornberg，1959年医学诺贝尔奖得主之一）于1965年曾报道过该酶，称之为腺苷酸焦磷酸酶（即磷酸核糖基转移酶）。对小鼠肿瘤和AKR小鼠白血病或组织培养中的肿瘤细胞的试验表明，二氨基嘌呤具有强大的抑制力。它对成人慢性粒细胞性白血病出现2例极良好的临床缓解作用，但会产生严重的恶心和呕吐，而在另2例病人中则引起过严重的骨髓机能降低。令人感兴趣的是，二氨基嘌呤在体外对痘苗病毒（一种DNA病毒）具有活性，但它在动物体内的毒性使我们不得不忍痛割爱。
抗白血病药物
到1951年为止我们用于酪乳杆菌筛选了100种嘌呤，发现用硫取代鸟嘌呤和次黄嘌呤第6位上的氧可制备嘌呤抑制剂。我们在Sloan-Kettering肿瘤研究所试验了6 – 巯基嘌呤（6-MP）和6 - 硫鸟嘌呤（TG），发现它们对多种啮齿动物肿瘤和白血病有活性。大量的临床试用发现6-MP对急性白血病患儿可产生完全的缓解作用，尽管他们中的绝大多数嗣后经过不同间歇期均有复发，但是在6-MP合成并进行了微生物学研究后仅经过短短的2年多时间，美国食品和药物管理局便于1953年批准了该药的这一使用。翌年又在纽约科学院召开了6-MP的研讨会。迄今6-MP仍不失为众多的治疗急性白血病的有效药物之一，由于使用了3 ~ 4种可产生并能巩固缓解作用的药物进行联合化疗，再加上以6-MP和甲氨蝶呤数年时间的维持疗法，现在几乎80%的急性白血病患儿能被治愈。
虽然我们觉得我们在1952年的径路是正确的，但仍有许多问题有待阐明。6-MP的作用机制如何？它对肿瘤细胞的专一性效应的机制是什么？如何提高这种专一性效应？用6-MP在干酪乳杆菌中的逆转性研究并不能证实它对任何单一的嘌呤起拮抗作用。而其抑制作用又可为次黄嘌呤、腺嘌呤、鸟嘌呤和黄嘌呤所逆转。但是对耐6 - 巯基嘌呤的干酪乳杆菌菌株的研究表明，6-MP可干扰干酪乳杆菌利用次黄嘌呤为其生长服务。大批研究人员花了数年时间才阐明了有6-MP核苷酸、硫代次黄苷酸（TIMP）以及由TIMP衍生的各种核苷酸分别作为底物和抑制剂参与的各种径路。根据我们现在对酶抑制常数的了解以及通过医疗实践掌握的各种核苷酸的浓度，发现作用的部位似乎在于从新合成的嘌呤（尤其是通过甲硫基次黄苷酸）的反馈抑制、次黄苷酸盐脱氢酸的抑制作用以及以硫鸟嘌呤的形式掺入到DNA之中。肿瘤细胞的选择性可能视各个同化酶和异化酶的水平而定。肿瘤细胞的异化酶水平较之正常细胞中的异化酶水平通常要低得多，此外，有丝分裂的速度、药物的运载以及代谢产物库的容积均与选择性毒性相关。
在进行这些生化研究的同时，我们先后在小鼠和人体研究了6-MP的代谢命运。我们借助Dowex-1和Dowex-50离子交换柱以及纸色谱法研究6-MP在体内的命运，试图发现是否有可能修饰这一代谢过程从而提高6-MP的效应。对尿中6-MP代谢产物的研究结果表明，在体内可出现代谢转化加强。数量最多的单个代谢产物是由黄嘌呤氧化酶作用于6-MP形成的6－硫脲酸。此外尚有导入了甲基的硫、硫或嘌呤环经氧化后的甲硫基衍生物等。相当数量的硫脱失并经氧化而转化为无机硫酸盐，后者亦可以硫酸乙酯形式出现，极少的6-MP以原型排出。
我们试图在嘌呤环的第2和/或第8位上以及在该环中的氮原子上引入取代基以修饰6-MP的代谢，结果除了我们以前发现的具有强大的抗代谢活性的2－氨基－6－巯基衍生物（硫鸟嚷呤）外，其余的衍生物的抗肿瘤活性均有所丢失。但是按照这一方法却制备了最理想的化合物：1 - 甲基 - 4 - 硝基 - 5 - 咪唑衍生物，该化合物现在称为硫唑嘌呤（Imuran?）。这种化合物在患腺癌775的小鼠有较高的治疗指数，其活性与6-MP相同而毒性较小。对白血病人而言，硫唑嘌呤与6-MP的化疗指数则相似。
免疫抑制与移植
许瓦兹（Schwurtz）证实，如果给予家兔6-MP数天时间，同时开始注射某种异种抗原（例如牛血清白蛋白），它们就不能产生抗该抗原的抗伴。他计算出了具有重要价值的药物剂量和给药时间，还证实了如果在给予抗原的同时开始治疗则6-MP是最有效的。在许瓦兹的促进下我们开展了一项包括测定小鼠对绵羊红细胞的抗体反应在内的免疫学筛选试验，该试验使我们能够对新的有效制剂以及药物之间的协同作用加以鉴定，从而证实抗原和药物的剂量越大则免疫抑制的作用越强。
—位年轻的英国外科医生Roy Caine在许瓦兹论文的影响下，决定测试6-MP对狗的肾移植排异现象的效应。他逐日给予接受了无亲缘关系供体的皆的狗既定量的6-MP，结果这只肾脏竟：存活了44，天之久，较之对照动物组移植物存活的时间（预计存活期为9 ~ 10天）要长得多（1960）。当时Caine曾向我们索取类似6-MP的化合物以便进一步研究，我们即建议他使用有同样优点的硫唑嘌呤。随后的研究表明，硫唑嘌呤较之6-MP具有更强的阻止狗同种肾移植的排异作用。由于应用了由硫唑嘌呤和强的松组成的免疫抑制系统，1962年成功地实现了无亲缘关系的人体肾移植。在1977年以前，肾脏登记处所登记的在1965 ~ 1972年间所做的肾移植已逾25，000例，而且以后每年的数量仍在继续增加，今天这一操作已是治疗性的了，而不是实验性的，它可与组织相容性配对的价值相媲美。其他的器官（如肝、心和肺）的移植现在同样成为可能。近年来虽然有另一些免疫抑制剂（如环孢菌素）投入了使用，但硫哇嘌呤仍旧是肾移植中的主要应用药物。
研究人员研究了硫唑嘌呤在各种免疫系统中的免疫抑制效应，发现免疫抑制类药物还有助于自身免疫性疾病的治疗。6-MP、硫鸟嘌呤和硫唑嘌呤对自身免疫性溶血性贫血、系统性狼疮和慢性活动性肝炎的缓解作用也有所报道，硫唑嘌呤现在巴成为治疗严重类风湿性关节炎的理想药物。
痛风与高尿酸血症
既然我们由代谢研究得知6－硫脲酸是6-MP分解代谢的主要产物之一，我们就有可能通过抑制参与这一代谢的酶（黄嘌呤氧化酶）来干扰这一氧化作用。早年在我们的实验室里为了寻找天然嘌呤的抗代谢物，黄嘌呤氧化酶曾是用于试验的酶类之一，为了研究黄嘌呤氧化酶在体内的抑制作用，我们选择了1种对细菌或肿瘤虽无抑制效应但具有强大的抑制黄嘌呤氧化酶的无毒化合物。这种化合物就是次黄嘌呤类似物：4 - 羟基吡唑（3，4 - 右旋）嘧啶（即别嘌呤醇）。如果同时给予小鼠别嘌呤醇和6-MP，则可发现别嘌呤醇实际上具有抑制6-MP氧化的作用，并能将6-MP的抗肿瘤及免疫抑制的活性提高至3 ~ 4倍。而6-MP对小鼠的毒性似乎只增高1倍，这样一来，6-MP的化疗指数便提高了。在人体是否也是如此呢？我们同Wayne Rundles一起探充了慢性粒细胞性白血病人的这一可能性，研究了6-MP在这些患者体内的效应和代谢。与小鼠体内发生的情况一样：6-MP氧化为硫脲酸的抑制作用与剂量相关，而且6-MP的抗白血病活性亦成比例地增高（1963）。
黄嘌呤氧化酶不仅参与了6-MP的氧化过程，而且参与了由次黄嘌呤和黄嘌呤形成尿酸的过程。所以，用别嘌呤醇进行治疗可使血清和尿中的尿酸明显减少。这提示了治疗痛风和其他各型高尿酸血症的一个可能的独特的方向。
别嘌呤醇在动物和人体的长期研究表明，没有引起新的酶的产生，因此别嘌呤醇可作为1种长期使用的安全而有效的药物，因痛风患者常需终身服药，少数病人服用别嘌呤醇可出现皮疹。肾功能低下的病人药量宜减少。
别嘌呤醇有助于缓解数种与痛风有关的临床疾病。痛风性高尿酸血可产生很小的尿酸晶体沉积在关节内而导致剧烈的疼痛，或产生大的沉积形成痛风石而导致痛风性关节炎进而限制了关节的运动。
抗病毒药
1968年，我们决定回到早在1948年就使我们感兴趣的抗病毒径路上来。虽然2，6 －二氨基嘌呤的毒性使人们失望，但它的抗病毒效应却一直是令人注目的。其间，对6-MP、硫鸟嘌呤、硫唑嘌呤和别嘌呤醇的研究进行了20年之久。正是由于发现了阿糖腺苷（araA）可抑制DNA病毒和RNA病毒两者的生长，这一信息激发了我们一系列的思路。2，6 - 二氨基嘌呤的阿糖苷是否也有相同的活性呢？因为二氨基嘌呤在许多反应中毕竟酷似于腺嘌呤而且可在腺嘌呤 - 代谢酶的作用下转化为核苷和核苷酸。何况二氨基嘌呤核苷酸较之腺苷说来又是腺苷脱氨基酶的较差的底物。因此，阿糖苷很可能比ara-A（1种能在体内迅速去氨基的化合物）存留的时间更长。
二氨基嘌呤阿糖苷是Janet Rideout合成的，由于我们当时所在的单位没有病毒实验室，我们将这一化合物寄给了我们的同道John Bauer（当时他在联合王国的韦尔科姆研究所）进行抗病毒筛选。数周内他便告诉我们，这种化合物对疱疹病毒和痘苗病毒都具有高度活性，加之对哺乳动物细胞的细胞毒性比ara-A要小。随后，我们小组化了数年时间研究嘌呤阿糖苷，探究结构 - 活性相关，寻找更好的合成方法，还在小鼠体内进行了代谢研究。结果发现二氨基阿糖苷（ara-DAP）可在小鼠体内去氨基变为阿糖鸟苷，而其鸟嘌呤衍生物（ara-G）具有ara-DAP相同的抗病毒活性。
无环鸟苷
无环鸟昔（ACV）抗病毒活性最饶人兴味的方面不仅在于它的高效，而且在于它的异常的选择性。ACV对1型、2型疱疹病毒和带状水痘病毒都具有高度的活性。它还对其它数种类型的疱疹病毒（如EB病毒、假狂犬病毒）有活性，对人巨细胞瘕毒（HCMV）也有轻度的活性；而对这些病毒生长的哺乳动物细胞则无毒性。但对其它DNA病毒（如痘苗病毒）和RNA病毒则无活性。
对ACV先后在数种动物和人体的药物动力学和代谢的研究表明，该药是1个异常稳定的化合物。
临床应用ACV迄今已有8年，值得提及的是，ACV在若干领域内减少了病患并拯救了生命。生殖器疱疹感染（一种严重的性病）的首次发作的特征是：疼痛、长期病毒排出、损伤愈合延缓。ACV或经静脉注射或经口服均可有效地缓解症状并能缩短病毒排出时间和损伤愈合的时间、生殖器疱疹复发通常比首次发作的时间要短得多而且病情较轻。因此，ACV的治疗效果似乎不怎么令人注目。但是在对开始口服疗法的病人的研究（1984）发现，在新的损伤形成中存在明显的差异（出现于服用安慰剂组的为23%，服用ACV的为6.5%）。对于经常复发生殖器疱疹的病人，如果每月以ACV口服预防给药1次，持续数年，则可使复发频率降低到：第1年中平均发作1.8次，第2年中平均发作1.4次。经口服预防性疗法1牟的病人有45 ~ 50%可以不再复发。
带状疱疹系潜伏的带状水痘病毒复活所致。它在2 ~ 3周急性发作期内可产生剧烈的疼痛，而且数月后在10%左右的病人中产生疱疹后神经痛。ACV可有效地缩短急性疼痛的持续时间，但对疱疹后神经痛则作用不大。在免疫受损个体，带状疱疹可以进行性皮肤播散和内脏播散型导致严重的后遗症。后者对少数病人来说则是致命性的。用ACV静脉注射治疗可有效地阻止这一播散。
在免疫抑制个体，单纯性疱疹感染是一个医学难题。病毒持续长时间排出，恢复缓慢。而用静脉内注射ACV治疗则可收到较好的疗效，在骨髓移植病人和白血病人，用ACV进行预防可防止潜伏的病毒在治疗期间复活，从而使这些病人可以在接受最大剂量免疫抑制剂治疗期间继续避免疱疹性发作。用ACV静脉内注射治疗疱疹性脑炎（1种常可致命的疾病），如果在病人出现昏迷前就开始治疗的话，大多数病人的治疗可获得成功。
我试图对嘌呤及嘌呤类似物40年的研究作一鸟瞰，旨在能够成功地表达我们的哲学：化疗剂不仅是化疗本身的目的，而且是探索和揭示大自然奥秘的工具，这一方向不仅可为我们很好地服务，而且还可以通向医学科学研究的许多新领域。选择性仍然是我们的研究目标，而探究它的基础又可以成为我们通向未来的向导。
[Les Prix Nobel 1988，267~288]