“如果有一天，因為點擊化學(xué)再度獲得諾獎，這是對我和中國同事一起工作的肯定。”三年前，在第二屆世界頂尖科學(xué)家論壇上，2001年諾貝爾化學(xué)獎得主巴里·夏普萊斯曾這樣說道。這位81歲老科學(xué)家的愿望在今天成為現(xiàn)實！
圖說：夏普萊斯教授出席世界頂尖科學(xué)家論壇 新民晚報 徐程 攝
北京時間今天傍晚，瑞典皇家科學(xué)院宣布，美國科學(xué)家卡羅琳·貝爾托西、丹麥科學(xué)家摩頓·P·梅爾達爾 、美國科學(xué)家卡爾·巴里·夏普萊斯榮膺2022年諾貝爾化學(xué)獎，以表彰他們在點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)領(lǐng)域作出的貢獻。
值得一提的是，卡羅琳·貝爾托西成為諾貝爾化學(xué)獎歷史上第8位女性得主。
諾貝爾獎官網(wǎng)圖
橫跨21年的兩度獲獎
夏普萊斯“梅開二度”，這個猜想已經(jīng)延續(xù)很多年了。
在2001年諾貝爾獎的獲獎演講中，夏普萊斯沒怎么說手性催化，而是花了更多時間來講點擊化學(xué)——一個很多化學(xué)家當(dāng)時還理解不了的全新領(lǐng)域。也是在那年，他關(guān)于點擊化學(xué)的論文被《德國應(yīng)用化學(xué)》的三位審稿人一致退回，但總編力排眾議，終于發(fā)表。
在這篇論文中，夏普萊斯與同事們寫道：“考察自然界的分子，表明相比碳-碳鍵，自然界更喜歡碳-雜原子鍵。”這篇論文累計引用次數(shù)早已突破一萬次，是整個有機化學(xué)領(lǐng)域最高引的文章之一，比為夏普萊斯贏得2001年諾獎的那篇不對稱環(huán)氧化論文的引用次數(shù)還要高出三倍。
核酸、蛋白質(zhì)等生命體內(nèi)的大分子，都是由小型分子通過碳-雜原子鍵拼接起來的，這些小型分子數(shù)量并不大，人類若能掌握，就能快速并可靠地合成大量有用的分子——點擊化學(xué)應(yīng)運而生，強調(diào)以碳-雜原子鍵鍵合的方式進行分子組合，與此同時反應(yīng)需具備產(chǎn)率高、適用性廣、副產(chǎn)物無害等特點。
“現(xiàn)如今，點擊化學(xué)已在藥物研發(fā)、功能材料、超分子自組裝等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。”華東師范大學(xué)教授、全球青年化學(xué)家元素周期表硫元素代言人姜雪峰介紹，“舉例來說，通過點擊化學(xué)，科學(xué)家們能找到更現(xiàn)代化的藥物，靶向性更強。”他進一步解釋，現(xiàn)在的藥物“是藥三分毒”——既殺滅了帶病細(xì)胞，也會誤傷常規(guī)細(xì)胞，而在點擊化學(xué)讓藥物有了‘彈頭’，可以識別。
有個有意思的數(shù)據(jù)，化學(xué)領(lǐng)域的諾貝爾獎得主，從發(fā)表研究成果到拿獎，平均等待時間是21年——而夏普萊斯關(guān)于點擊化學(xué)的論文，恰好發(fā)表于2001年。
化學(xué)和生命產(chǎn)生了鏈接
“三位科學(xué)家獲獎，不得不提他們?yōu)椤镎换瘜W(xué)’發(fā)展作出的貢獻。”姜雪峰表示。大家印象里的化學(xué)，或許是實驗室里瓶瓶罐罐中起的反應(yīng)，瓶瓶罐罐或許要加熱、高溫、壓力。但是，生命體內(nèi)也在不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這被稱之為生物正交反應(yīng)。
或許，可以用2008年諾貝爾化學(xué)獎來“過渡”一下，當(dāng)時獎項授予了發(fā)現(xiàn)和發(fā)展綠色熒光蛋白的三位科學(xué)家，以此讓人們看到蛋白的運動、定位、相互作用等。不過，還有很多生物分子，難以用基因編碼的報告分子來示蹤。
“生物正交反應(yīng)”應(yīng)運而生，該反應(yīng)要求在研究活體生物系統(tǒng)內(nèi)給定的化學(xué)反應(yīng)時，不會干擾其中固有的生物化學(xué)過程，即不產(chǎn)生細(xì)胞毒性。
“在健康醫(yī)藥領(lǐng)域，當(dāng)我們想探究生命體中的大分子和藥物小分子之間的作用關(guān)系，都需要‘生物正交反應(yīng)’，在化學(xué)和生命之間建起橋梁。因此，這個反應(yīng)意義非常重要。”姜雪峰指出。
作為諾貝爾化學(xué)獎歷史上第8位女性得主，卡羅琳·貝爾托西還是2022年沃爾夫化學(xué)獎的獲得者，她曾在一篇論文中寫道“生物正交反應(yīng)可以幫助人們更準(zhǔn)確地理解生物化學(xué)反應(yīng)過程中分子層面的細(xì)節(jié)”。據(jù)了解，目前，她的團隊正在使用自己發(fā)明的點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)技術(shù)，研發(fā)應(yīng)對新冠病毒的治療手段。
“人類對健康的追求是永恒的，在這一方向上的化學(xué)變得越來越重要。”姜雪峰認(rèn)為，“化工廠里的化學(xué)反應(yīng)是生命不兼容的，而現(xiàn)在科學(xué)家更多是在很柔和的環(huán)境，在有氨基酸、蛋白等復(fù)雜條件下，依然找尋化學(xué)反應(yīng)的真相，解決生命相關(guān)的問題。”
“大道至簡”的科學(xué)家
夏普萊斯一直倡導(dǎo)“簡單而有用的化學(xué)”，而在姜雪峰眼中，這位科學(xué)家也是“大道至簡”，“二度獲得諾獎，對夏普萊斯教授來說是實至名歸！”
姜雪峰曾在美國斯克里普斯研究所和夏普萊斯有過共事的經(jīng)歷，他回憶，夏普萊斯教授非常平易近人，對科學(xué)特別執(zhí)著。每一回和教授討論科學(xué)，都能感覺到這是教授一生最快樂的事情，“他覺得最簡單的反應(yīng)可能是最有價值的反應(yīng)。在他看來，當(dāng)體系越來越簡單的時候，你越能解決本質(zhì)性問題。”
“點擊化學(xué)一開始并不起眼，很多人覺得它沒有什么重要的應(yīng)用場景。”姜雪峰說，“可夏普萊斯就能想到，點擊化學(xué)在生物、材料領(lǐng)域的重大價值，然后將反應(yīng)調(diào)整到最優(yōu)，利于生命學(xué)、化學(xué)的種種需求。”
記者也從世界頂尖科學(xué)家論壇獲悉，夏普萊斯將來滬出席第五屆世界頂尖科學(xué)家論壇。
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記者丨郜陽
來源丨新民晚報
編輯丨王越月
編審丨戴琪
