在“二战”中,作为盟国,中国也收到美国援助的青霉素。但受限于产量,初期每月只有4亿单位,而且由于包括香港在内的沿海口岸已尽数被日本占领,物资运输只剩下驼峰航线一条通路。
在洛克菲勒基金会资助下,到威斯康星大学留学一年的樊庆笙(1911—1998)在导师资助下延长学业获得博士学位。新成立的美国医药援华会(American Bureau for Medical Advancement in China, ABMAC)决定捐赠给中国一个血库,他们邀请樊庆笙参加这一项目。樊庆笙提出把青霉素设备与技术一起带到中国的建议。
最终捐赠的物资中,包括血库设备和青霉素设备200余箱,以及三支极珍贵的青霉素菌种(其中第三支由威斯康星大学捐赠)。开始他们走海路,但受到日本海军袭击而返回,最终绕道新西兰及澳大利亚南部海域,进入印度洋,历经5个月到达印度孟买,换乘火车经加尔各答到达利多,再搭乘美军运输飞机,沿着当时全世界最危险的、随时可能机毁人亡的“抗战生命线——驼峰航线”,飞越喜马拉雅山,于1944年6月到达昆明。
在昆明的中央防疫处(国民政府设立的最高卫生防疫机构,也是今天北京生物研究所和天坛生物公司的前身),汤飞凡(1897—1958)当时正在领导一个小组进行青霉素的研制,他们于1944年春从印度辗转弄来了10支菌种,但缺少新技术和仪器设备,无法开展下去。
樊庆笙带着菌种和设备到来,使中央防疫处的青霉素项目重新启动。但是引进的菌株效价下降,他们只得在当地分离培养了一个新菌株。不久,樊庆笙、汤飞凡等通过表面培养法,研制出了中国第一批5万单位/瓶的青霉素。不过,每周产量仅50万单位,约10瓶,效价只有177单位每毫升。
长期在晋察冀工作、白求恩牺牲后担任卫生顾问的理查德·傅莱医生(Richard Frey,1920—2004)在延安领导了根据地的青霉素项目。1944年夏,傅莱医生以中国救济总会晋察冀代表的身份,联系美国援华联合会(United China Relief, UCR),于1945年初得到了青霉菌菌种和相关研究资料。他领导的简陋实验室设在了延安城东柳树店村的中国医科大学内,也获得了几批青霉素。
抗战胜利后,中央防疫处于1947年在北平天坛附近建成了青霉素制造室。ABMAC捐赠了青霉素发酵、提炼以及冷冻、真空干燥等设备,规模相当于国外的中试车间。不过,菌株效价只有100单位每毫升。此外,发酵用玉米浸出液在国内无法生产,只能依靠美国进口。
童村(1906—1994,1934年获得医学博士学位,后到美国约翰斯·霍普金斯大学学习)曾于1944年在ABMAC协调下,到美国北方实验室、默克公司、施贵宝公司、礼来公司考察青霉素项目。他于1945年回国,并在1948年1月成功用棉籽粕替代美国进口玉米浸出液,实验室又在培养基中加入苯乙酸,产量进一步提高,效价最终达到750单位每毫升,又扩大干燥箱,启用自动分装器,加装更大的冷藏室。不过,1948年的青霉素产量也仅达到22亿单位。
1943年11月,美国牵头,由43个国家建立了联合国善后救济总署(United Nations Relief and Rehabilitation Administration, UNRRA)。1945年,UNRRA决定为6个欧洲国家分别援建一座年产能400亿单位的青霉素工厂,其中意大利、波兰、捷克、南斯拉夫四座工厂建成。因战争已经结束,美国政府强制企业授权的战时安排难以为继,因此,美国向加拿大提供青霉素生产授权,并通过加拿大援建海外青霉素工厂,以避免政府和本国企业的利益冲突。
中国也一度被纳入援建计划,UNRRA制订了对华援助的青霉素三年生产计划。新工厂选在上海,由童村以“上海善后事业保管委员会青霉素实验组简任技正”身份主持。上海解放后,该实验组改称为“华东人民制药公司上海青霉素实验所”,童村任所长。
马誉澂(1903—1966,曾任北京协和医院临床化验室主任)被派往加拿大多伦多大学学习相关工艺。1949年国民党败退我国台湾,马誉澂从加拿大回到北京中央生物制品研究所,为新政府继续研究青霉素项目。当时童村研制的青霉素只是粉末,而不是结晶盐。1950年年初,马誉澂等改用醋酸钾的乙醇饱和溶液为结晶剂,直接从提取液中使青霉素钾盐结晶,生产出了中国第一批结晶青霉素钾针剂。
1952年8月,马誉澂加入童村的上海青霉素实验所,担任研究室副主任。上海青霉素实验所得以在1953年5月正式批量生产青霉素(1500加仑发酵罐),并更名为上海第三制药厂。
由于朝鲜战争,生产青霉素的原料玉米浆、乳糖被禁运。张为申(1909—1966)于1953年在北京卫生部中央生物制品研究所青霉素室,以童村的棉籽饼原料为基础,省去胃蛋白酶水解工序,直接用水浸出液,把美国的Q-176菌株(分泌黄色素)改为W-49-133菌株,使工艺达到1600单位每毫升。
马誉澂(左)和童村正在做青霉素试验
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张为申于1946年在威斯康星大学生物化学系威廉·哈罗德·彼得森(William Harold Peterson,1880—1960)实验室学习。彼得森是细菌发酵领域的专家,参与了青霉素项目,在发酵工艺优化方面做出贡献。在张为申回国时,彼得森赠送他一批青霉素菌种。
1956年,张为申又使用白玉米粉(淀粉)做碳源的培养基配方,成功取代了乳糖,彻底解决了原料问题。他当时采用从苏联进口的菌种,效价达到2500单位每毫升。不过,第三制药厂初期生产的青霉素纯度不够,尤其是结晶颗粒大,即使细致研磨,注射时还是容易堵塞针头。1956年,该厂又从捷克引进离心机技术,从而可以生产微颗粒结晶,得到合格产品。
另外,苏联援建了生产抗生素的重点工程华北制药厂,引进40万单位青霉素生产线,以及淀粉车间,并从东德引进药用玻璃生产线。毕业于复旦大学生物系微生物专业的陶静之又筛选出一种青霉素菌株,效价达到3000单位每毫升以上。1957—1960年,苏联援建中国的三大抗生素企业东北制药厂、华北制药厂和太原制药厂开始投产,改变了中国“不能大规模生产抗生素”的历史。可以说,中国的现代制药工业也是从青霉素制造开始的。