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人工合成牛胰岛素五十年:一粒蛋白前世今生

转载自《中国科学报》 (2015-09-23 1 要闻) 

作者: 黄辛 丁佳 

    

  提起新中国成立以来的创新科研成就,许多人会立即联想到人工全合成结晶牛胰岛素。 

    

  这是世界上第一次人工合成与天然胰岛素分子相同化学结构并具有完整生物活性的蛋白质,标志着人类在揭示生命本质的征途上实现了里程碑式的飞跃。 

    

  917日,人工全合成结晶牛胰岛素迎来了50岁“生日”。日前,在这项成果的“诞生地”——上海市岳阳路320号,中国科学院上海生命科学研究院举行了一系列纪念活动,纪念这一我国科学家最重要的标志性科学成就。 

    

  代号“601 

    

  中科院院士、参加牛胰岛素合成工作的张友尚介绍,胰岛素是当时唯一阐明化学结构的蛋白质。1955年英国化学家桑格完成了胰岛素的全部测序工作,并因此获得1958年诺贝尔化学奖。然而国际权威学术刊物《自然》却发表评论文章断言:“合成胰岛素将是遥远的事情。” 

    

  与此同时,在遥远的东方,中科院的科学家却跃跃欲试。1958128~12日,中科院生物化学研究所邀请北京大学等单位,举行了胰岛素文献报告会,详细分析了人工合成胰岛素的重要性、现实性,并探讨了研究方案。 

    

  “在1959年,生化所就成功拆合了天然胰岛素,并确定了全合成胰岛素的研究策略。”张友尚回忆,全合成胰岛素的研究策略是分别有机合成A肽链和B肽链,再进行组合折叠,最后鉴定生物学活性和各种理化性质。 

    

  到上世纪60年代,人工合成胰岛素项目被列入1959年国家科研计划,国家机密研究计划代号为“601”,意为60年代第一大任务,党和国家领导人亲自关心过问。1961年,国务院原副总理聂荣臻到生化所视察时表示:“你们做,再大的责任我们承担,人工合成胰岛素100年也要搞下去。” 

    

  “前沿研究的典范” 

    

  1962年,生化所组织近20人的精干专业队伍,继续胰岛素的B肽链合成和提高胰岛素拆合水平。同时,有机化学家、中科院有机化学研究所汪猷和北京大学邢其毅等带领专业队伍,也在坚持胰岛素的肽链合成工作。 

    

  经过数年攻关,1965917日,科学家终于观察到人工全合成牛胰岛素的结晶,世界上第一次人工全合成了与天然胰岛素分子相同化学结构并具有完整生物活性的蛋白质。 

    

  就这样,这项由中科院生化所、中科院有机所和北京大学协作完成的工作,从195812月正式立项至19659月观察到结晶,前后历时近七年。该工作被誉为“前沿研究的典范”,并于1982年荣获国家自然科学奖一等奖。 

    

  值得一提的是,中科院生化所正式确定人工合成胰岛素项目的同时,还摸索并建成了专门制备氨基酸等试剂的东风生化试剂厂,为人工合成胰岛素项目提供氨基酸来源。该厂也为我国的相关研究提供了大量试剂,发展起了中国自己的试剂产业,成为科技成果转化应用的早期典范。 

    

  “胰岛素合成有力地推动了中国整个生化产业的发展,直到现在一些多肽公司或制药公司基于合成胰岛素生产的肽类药物如催产素,还在临床使用。”曾参加牛胰岛素A链合成、79岁的原北京大学化学系教授叶蕴华告诉《中国科学报》记者。 

    

  “胰岛素精神”代代相传 

  

  中科院院长白春礼在写给“纪念人工全合成结晶牛胰岛素50周年”的寄语中提出,要发扬“胰岛素精神”,敢啃硬骨头,敢于攻坚克难,勇于追求卓越,善于协同创新。 

    

  中科院党组原副书记郭传杰对此深表认同。“人工合成结晶胰岛素展示了中国科学家曾经拥有的问鼎世界科学高峰的自信和能力。”他说,“今天,优秀的科学人才不知多出了多少,科研经费和条件不知优越了多少,却少有举世瞩目的重大科学成就。这使得‘胰岛素精神’弥足珍贵。” 

    

  在中科院院士、中科院上海有机化学研究所所长丁奎岭看来,在牛胰岛素的合成工作中,中国科学家在特殊时期对待科学的态度以及科学精神也得到凸显,特别是他们对待科学研究的严谨,这与当时“浮夸”的风气是格格不入的,值得敬佩与学习。 

    

  当时,汪猷在主持合成工作时,每一步都必须严谨仔细。当时汪猷坚持,每个多肽合成都必须经过元素分析的检验,尽管检验很费时,但他每一步都不肯放松。 

    

  “对的不一定对,不对的一定不对。”汪猷的这句名言,直到现在还在沿用。它的意思是,元素分析的检验下来如果结果不对,就一定要返工检查问题在哪里,即使通过了元素分析检验,也需要别的实验来验证多肽合成是否正确。 

    

  “我们纪念胰岛素人工合成50周年,目的就是以前辈们为榜样,以‘胰岛素精神’激励一代代科研工作者,为实现中国科技强国之梦而努力奋斗。”中科院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所所长刘小龙说。