胰岛素瘤

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机密代号601这个在上海提出的项目 [复制链接]

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年12月24日

《人民日报》头版头条登出了

这样一条消息

↓↓↓

这是我国科学家

耗时6年零9个月的成果

是人类历史上首次

人工合成牛胰岛素

你也许不知道

这项研究计划最早

是在上海被提出的

属于国家机密研究计划

计划代号“”

意为60年代第一大任务

它还曾两度与诺贝尔奖擦肩而过

就带你回到上世纪60年代

回到那段七年磨一剑的日子

……

国家机密研究计划代号“”

“年也要搞下去!”

▲▲▲

胰岛素是一种蛋白质激素,能控制人体的血糖。在人和动物的胰脏中,有一种呈岛形的细胞,这种细胞分泌一种激素蛋白质,在人和动物体内起调节血糖代谢的生理功能。

缺少这种激素,糖的利用发生障碍,血糖就会升高,就会得糖尿病。如果这种激素过多了,血糖过分低,就会引起抽搐以至死亡。这种激素就是胰岛素。

年,周恩来在政协二届二次会议上明确提出,向科学事业进军的号召。同年,中央政府明确制定了年到年的12年科技发展远景规划。科学界的研究员们都铆足了劲,要放出一颗“科学卫星”,向世界证明,我们中国有人才。

年6月,位于上海市岳阳路号的中国科学院生物化学研究室所的会议室里,在所长王应睐的主持下,9位科学家济济一堂,讨论所里下一步要研究的重大课题。

在这个有邹承鲁、曹天钦、沈昭文、钮经义、王德宝、周光宇、张友端、徐京华等9人参加的高研组讨论会上,大家的讨论非常热烈,一个个提议被提出,但又一个个被否定。突然,不知是谁喊出了这么一句话:“合成一个蛋白质!”七嘴八舌的声音一下子停了下来,大家都被这一提议所吸引了。

20世纪50年代,蛋白质是世界生物化学领域研究的热点。胰岛素是当时唯一阐明化学结构的蛋白质,年英国化学家桑格完成了胰岛素的全部测序工作,并因此获得年诺贝尔化学奖。然而,限于当时的科学技术条件,想人工合成牛胰岛素非常困难,国际权威学术刊物《自然》甚至发表评论文章断言:“合成胰岛素将是遥远的事情。”

年12月21日,中科院生物化学研究所正式确定了人工合成牛胰岛素的课题。

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

设备简陋、团队年轻

一切靠自己,七年磨一剑

▲▲▲

人工合成胰岛素,首先要把氨基酸按照一定的顺序连结起来,组成A链、B链,然后再把A、B两条链连在一起。这是一项复杂而艰巨的工作。

年1月,“工程”正式启动,参加的科研人员来自中科院生化所和有机所,以及北京大学、复旦大学等单位。

合成胰岛素所需的17种氨基酸,都需要进口,可当时中国除了制造味精之外,没有制造过任何形式的氨基酸。在项目开始的前一年,中苏关系恶化,苏联援华专家被撤走;而西方国家也对新中国进行技术封锁,从技术上卡我们的脖子;从香港购买氨基酸,1克需外汇多元人民币……

想要合成胰岛素,我们需要成吨的氨基酸。一切都必须靠自己!科学家们“赤手空拳起家”,因陋就简,在一座老的大楼屋顶上搭起一个棚,自己生产氨基酸。有些试剂毒性非常强,就戴上防毒面具去干。

在前期试验基础上,年中科院上海生化所抽调技术骨干,建立了大约30人的东风试剂厂,保证了合成胰岛素的原料供应。事实证明,自己建厂的决定是正确的:建厂一年就为国家节约了几十万元外汇,而当时整个上海生化所一年的研究经费只有万元。年以后,东风试剂厂每年可以上交给国家二三百万元。

△中国科学院生物化学研究所的研究人员做胰岛素A、B链拆合

为了摸索合成路线,生化所兵分五路,根据专家特长分别做有机合成、天然胰岛素拆合、肽库及分离分析、酶激活和转肽研究。经过实践,后三条路线被否定,大家再集中于一、二两条路线和分离分析工作。仅仅用了一年时间,他们就成功拆合了天然胰岛素,将胰岛素B链的所有30个氨基酸分别连接成了各种合成肽,最长已达到10个氨基酸的长度。更重要的是,他们还确定了全合成胰岛素的研究策略,即采用先分别合成A、B两个肽链,然后进行组合合成的路线。

这样的结果令人大受鼓舞,有关方面开始组织人工合成胰岛素的科研群众运动——“大兵团作战”。当时,仅在中科院上海分院,就集中了五家研究所多人的科研队伍。但此后,“大兵团作战”因收不到预期效果被叫停。

后来,中国科学院经过深入调研,决定把原本几百人的团队精简为20人左右,事实证明,这样一来合成牛胰岛素的工作效率大幅提高。

△全合成胰岛素研究组成立之初的人员。前排中为王芷涯(支部书记);中排左4钮经义,左5邹承鲁,左6曹天钦,左7沈昭文;后排右1许根俊,右2张友尚,右5龚岳亭,右6张申碚

年,中科院生化所、有机所和北京大学三家单位重新启动协作,生化所合成B链,有机所和北京大学合作做A链。北京大学还从最初的研究羊胰岛素A链改做牛胰岛素A链,以便能实现协同。

队伍精简之后,很快振奋人心的捷报传来:牛胰岛素A链和B链被成功合成。这标志着人工合成牛胰岛素的研究工作进入到了最后阶段——A链和B链成功连接,将产生出与天然牛胰岛素相同的蛋白质。

年9月3日,A链与B链的人工全合成实验完成。合成物冷藏14天后,年9月17日清晨,科学家们采集了一份样品,放在高倍显微镜下,一个个完美的六面体结晶体晶莹透明,像宝石一样在溶液中闪闪发光,这就是预想中的完美结晶!

△年9月17日,中国首次人工合成了结晶牛胰岛素。这是当时人工合成的具有生物活力的最大的天然有机化合物

经小白鼠试验,小白鼠出现了抽搐反应,证明了合成物具有生物活性。

成功了!整个实验室,在场的全部人都欢呼起来,情不自禁地拥抱、庆祝!

两度与诺贝尔奖擦肩而过

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从年12月正式立项至年9月观察到结晶,人工合成牛胰岛素的工作前后历时近七年,中国科学家们始终秉持科学精神,终于取得了成功,合成了世界上第一个蛋白质。

年11月,人工全合成牛胰岛素这一重要科学研究成果首先以简报形式发表在《科学通报》杂志上;年3月30日,全文发表。该研究被誉为“前沿研究的典范”,并于年荣获国家自然科学奖一等奖。

略有遗憾的是,这项研究曾两次与诺贝尔奖擦肩而过。

第一次是在研制过程中——

人工合成胰岛素的关键科学问题之一是“三对二硫键能否正确连接形成有活性的蛋白质构象”。

年,“工程”开始几个月之后,邹承鲁领导的小组首先实现了天然胰岛素的拆合,为人工合成牛胰岛素的研究解决了第一个关键问题。年1月,在全国第一次生化学术会议上,邹承鲁小组的年轻科学家杜雨苍代表全组发表了天然牛胰岛素拆合的研究成果。由于当时保密需要,这个重大研究成果没有在国际上发表。

年,美国科学家安芬森完成了核糖核酸酶的二硫键的拆合,因此而获得了年诺贝尔化学奖。中国科学家们进行的研究,其实比安分森研究的难度更高,进展更大,取得成果时间更早。

第二次则是在研究成果发表后——

中国科学家采取人工方法成功合成牛胰岛素的研究成果一经公布,立即在国际上产生了重要影响,不少国际知名研究机构和著名科学家给予高度评价。

年底,杨振宁致函中科院郭沫若院长,称自己准备提名生化所、有机所和北京大学代表各一人合得年诺贝尔化学奖。但出于种种原因,中科院和外交部当时拒绝了这一好意。

年,杨振宁再次向邓小平表示,自己愿意为胰岛素合成提名诺贝尔奖。同年,美籍华裔逻辑学家王浩也作出相同提议;而瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖委员会写信给生化所所长王应睐,也要他推荐诺奖候选人名单。

△年1月,邓小平会见诺贝尔奖金获得者美籍物理学家杨振宁

此时改革开放刚刚起步,中国人已经开始重视诺贝尔奖。中科院当年年底专门召开了一次“胰岛素人工全合成总结评选会议”,在无记名投票选出钮经义、邹承鲁、季爱雪、汪猷四名代表后,考虑到每个单项奖的获奖人数不多于3人,又考虑到“联邦德国、美国在胰岛素人工合成方面也取得较好成绩,有可能此奖将由两国或三国科学家共同获得”,最终决定由钮经义代表全体研究人员申请诺贝尔奖。

△钮经义代表中国人工合成牛胰岛素团队,参评年诺贝尔化学奖

然而遗憾的是,胰岛素合成工作最终还是没能获奖,但跟传说中的候选人数太多没什么关系。

传承“胰岛素精神”

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张友尚,中国科学院院士,当年参与了分离纯化重合成胰岛素工作。据他回忆,年这项工作就已完成,由于它关系到人工合成胰岛素的路线并未立刻发表,直到加拿大学者报道了类似工作后,才不得不在年公开发表。

“在人工合成胰岛素的研究工作中,有太多默默奉献的无名英雄。”张友尚说:“西方国家感到迷惑不解,为什么在科学还比较落后的中国能做出这样的工作。一个重要的因素是所有参加这一工作的人能够取长补短、密切合作,再加上领导者的精心组织,因而能发挥团队精神,在集体中充分发挥出每个人的聪明才智。”

△用于人工合成牛胰岛素的实验装置的复原品

陈常庆,中科院上海生科院生化所研究员。进入合成牛胰岛素的科研团队时,他只有24岁,刚刚研究生毕业。

据他回忆,当时整个团队非常年轻,领导项目的邹承鲁、钮经义等后来人们眼中的大师,当年也只有30多岁,而下面的科研团队更是由20多岁的年轻人组成,技术员里还有不少中学生。

简陋的设备、年轻的团队,最后这个项目能够取得成功,最关键的就是有好的科学想法,有敢于挑战“不可能”的勇气。陈常庆说,无论仪器先进与否,最好的科学想法,永远是做出杰出科研工作的灵魂。

王应睐先生曾说:“我们不搞生化所的人工结晶牛胰岛素,也不搞这个单位的、那个单位的,我们要搞中国的。”就是因为有这样一批科学家不计名利,一心为事业,为了把这件事情做成,才有了这项成果。

年时,中科院院长白春礼曾在写给“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严谨的态度,值得敬佩与学习。

编辑:小能手、ivy

审稿:张海盈

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