2020年9月6日，2020未来科学大奖在北京揭晓，其中生命科学奖授予哈尔滨医科大学第一附属医院张亭栋教授和上海交通大学瑞金医院王振义院士，两位科学家分享100万美元奖金。获奖评语是：表彰他们发现三氧化二砷（俗称砒霜）和全反式维甲酸对急性早幼粒细胞白血病的治疗作用。
图1：2020未来科学大奖“生命科学奖”获得者张亭栋教授和王振义院士
什么是急性早幼粒细胞白血病？这先要从白血病说起。白血病是一类血液疾病，就是造血干细胞不能正常分化，停滞在某一阶段、并恶性增殖的疾病，在骨髓和其他造血组织中白血病细胞大量增殖，并浸润其他器官组织，而正常血细胞的生成受到抑制。白血病总体分为两类：急性和慢性，在了解进一步的分类之前，我们先要了解一下血细胞是怎么发育而来的。
血细胞由红细胞、白细胞及血小板组成。白细胞包括中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞，嗜碱性粒细胞。淋巴细胞又可以分为T淋巴细胞、B淋巴细胞和自然杀伤细胞。这些血细胞都是从多能造血干细胞发育分化而来的。多能造血干细胞首先分化为两类干细胞：髓样干细胞和淋巴样干细胞，前者发育成多数种类的血细胞，后者分化出具有免疫功能的T淋巴细胞、B淋巴细胞和自然杀伤细胞。
图2：血细胞的发育
急性白血病（AL）中造血干细胞分化一般停滞较早阶段，多为原始细胞或早期幼稚细胞，而且病情发展迅速，自然病程仅几个月。而慢性白血病（CL）的造血干细胞分化停滞在较晚阶段，多为较成熟幼稚细胞或成熟细胞，病程发展缓慢，自然病程为数年。根据受影响的血细胞类型，AL分为急性淋巴细胞白血病和急性髓系白血病（或称急性非淋巴细胞白血病）。而这次未来科学大奖“生命科学奖”表彰的急性早幼粒细胞白血病（APL）就是急性髓系白血病的一种，早幼粒细胞基本就是图2中所示的原始粒细胞。CL则分为慢性粒细胞白血病（简称慢粒白血病）、慢性淋巴细胞白血病（简称慢淋白血病），以及其他少见类型白血病。
在恶性肿瘤导致的死亡中，白血病在男性中居第6位、女性中居第8位，但在儿童及35岁以下成人中则居第1位。我国白血病急性和慢性的比例是5.5:1，急性非淋巴细胞白血病发病率最高。而儿童中急性淋巴细胞白血病居多。
图3：电影《我不是药神海报》
徐峥曾主演了一部电影《我不是药神》，影片围绕一种疾病——慢粒白血病，和一种治疗药物——瑞士诺瓦公司生产的格列宁，现实中对应的是总部位于瑞士的诺华集团（Novartis）生产的格列卫（Gleevec），也叫伊马替尼（Imatinib），或甲磺酸伊马替尼，用于治疗慢性髓性白血病。
近年来，随着化疗、造血干细胞移植、免疫治疗、以及联合方案等治疗手段的日益改进，白血病的预后已经有了很大改善。其中，全反式维甲酸、三氧化二砷（砒霜）和化疗的联合应用，使急性早幼粒细胞白血病（APL）的治愈率可达90%（饶毅教授在颁奖词中的数据）。
图4：张亭栋教授
张亭栋是使用三氧化二砷（砒霜）治疗APL的奠基人。1971年，哈尔滨医学院第一附属医院的药师韩太云偶然发现一个由中药砒霜、轻粉（氯化亚汞）和蟾酥等配制而成的民间秘方，据传能治疗癌症。为了探究真相，省卫生厅派以张亭栋为组长的调查队去调查。从此，张亭栋开始了砒霜治疗白血病的研究。1973年，张亭栋、张鹏飞、王守仁、韩太云在《黑龙江医药》报道他们用“癌灵注射液”（以后也称“癌灵1号”）治疗6例慢性粒细胞白血病病人。他们明确知道主要用了砒霜的化学成分“亚砷酸（三氧化二砷）”和微量“轻粉（氯化低汞）”。经过治疗，6例病人症状都有改善，其中一例为慢性白血病发生急性变的患者也有效。该文还提到还在研究对急性白血病的治疗效果。
1974年，他们以哈医大一院中医科和哈医大一院检验科署名在《哈尔滨医科大学学报》发表“癌灵1号注射液与辨证论治对17例白血病的疗效观察”，总结从1973年1月至1974年4月对不同类型白血病的治疗效果，发现“癌灵1号”对多种白血病有效、对急性白血病可以达到完全缓解。1976年哈医大一院中医科曾撰文“中西医结合治疗急性白血病完全缓解五例临床纪实”，介绍5例经治疗后完全缓解的患者的诊治过程及各种临床表。
1979年，荣福祥和张亭栋在《新医药杂志》报道“癌灵1号”治疗后存活4年半和3年的两例病人，皆为急性粒细胞性白血病。1979年张亭栋和荣福祥发表他们当年的第二篇论文，在《黑龙江医药》，题为“癌灵一号注射液与辩证论治治疗急性粒细胞型白血病”，总结他们从1973年至1978年治疗急性粒细胞型白血病共55例。其中1973年至1974年单用“癌灵一号”治疗23例，1975年至1976年用“癌灵一号”加其他中药和少量化疗药物治疗20例，1977年至1978年用“癌灵一号”加其他中药和加少量化疗治12例。对每一个病例，他们都根据血象分型，有明确的疗效观察。全部55例都有不同程度的好转，缓解率70%，12例完全缓解，对病人的毒副作用小。他们还用十倍于成人的剂量，给12只家兔注射“癌灵一号”，未见心、肝、脾、肾毒性作用。如果说，1973年的论文是他们发现“癌灵一号”的开创性论文，1979年这篇就是张亭栋等有关 “癌灵一号”的代表性论文。
图5：王振义院士
全反式维甲酸治疗APL是王振义院士首创的。1983年，王振义用全反式维甲酸这种药进行试验，在显微镜下观察“急性早幼粒细胞”在“全反式维甲酸”的作用下，顺利分化成正常细胞。1986年，王振义用独创的全反式维甲酸治疗法救治了首例急性早幼粒细胞性白血病患者，同年，24位急性早幼粒细胞性白血病患者得到治疗并好转。1988年，王振义在国际著名学术杂志《Blood》上发表了关于全反式维甲酸临床应用的论文，迄今已被广泛引用1700余次。王振义依据诱导分化学说，在大量实验基础上提出治疗APL的诱导分化疗法，证明采用全反式维甲酸可以将恶性早幼粒白血病细胞诱导分化为良性细胞，引起国内外医学界高度关注，并得到国际同行广泛证实。
在此基础上，王振义院士不断优化治疗方案，发现联合应用维甲酸和三氧化二砷治疗APL，可使五年生存率上升至95%，从而使APL成为第一种可治愈的成人白血病。国际血液学界将此方案誉为“上海方案”。王振义院士是2010年度国家最高科学技术奖的获得者，培养了一大批血液学专家，突出代表是原卫生部部长陈竺院士和陈赛娟院士伉俪。
联合应用维甲酸和三氧化二砷治疗APL也被认为是我国在医学领域比肩屠呦呦青蒿素的工作。
诞生于2016年的未来科学大奖是中国大陆首个由科学家、企业家群体共同发起的民间科学奖项，关注原创性的基础科学研究，奖励在大中华地区做出杰出科学成果的科学家（不限国籍）。生命科学奖的捐赠人为金沙江创投董事、总经理丁健，百度公司创始人李彦宏，红杉资本全球执行合伙人沈南鹏，高瓴资本集团创始人兼CEO张磊。2016年生命科学奖的获得者是香港中文大学卢煜明院士，获奖理由是：基于孕妇外周血中存在胎儿DNA的发现在无创产前胎儿基因检查方面做出的开拓性贡献。2017年是清华大学施一公院士，获奖理由是：在解析真核信使RNA剪接体这一关键复合物的结构，揭示活性部位及分子层面机理的重大贡献。2018年是中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士、国家杂交水稻工程技术研究中心袁隆平院士和华中农业大学张启发院士，获奖理由是：系统性地研究水稻特定性的分子机制和采用新技术选育高产优质水稻新品种中的开创性贡献。2019年是北京生命科学研究所邵峰院士，获奖理由是：表彰他发现人体细胞内对病原菌内毒素LPS炎症反应的受体和执行蛋白。
参考文献
饶毅、黎润红、张大庆. 化毒为药：三氧化二砷对急性早幼粒白血病治疗作用的发现. 中国科学：生命科学. 2013.
李晨阳，单项奖金约700万！2020未来科学大奖揭晓，科学网，http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/9/445149.shtm
张亭栋，百度百科，https://baike.baidu.com/item/%E5%BC%A0%E4%BA%AD%E6%A0%8B/2409505?fr=aladdin
国家最高科技奖获得者王振义院士简介，https://china.huanqiu.com/article/9CaKrnJpZyZ
吴德沛，第九章白血病，内科学（第6版），人民卫生出版社，P600
王一苇，汤佩兰，叶水送，2020年未来科学大奖揭晓，4位获奖人中有一位96岁的学者，知识分子。
