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中青心语 回首“胰岛素合成故事”重温“胰岛素

更新时间:2020-07-29 00:02点击:

  2020年6月,党的99岁生日前夕,市科技系统第4期中青班临时党支部举行“四史”学习教育主题党日活动,学员们挖掘上海科技发展史上的优秀党务工作者、科研工作者在推动党建群建、改革开放、科技创新、社会发展等方面的细节瞬间,人工合成牛胰岛素、“向阳红10号”、“风云”系列、北斗三号,重大科技事件的背后,是科技工作者敢于突破、善于钻研、胸怀大局的创新精神。如何传承老一辈科学精神,回望历史,思索当下,特将此次学员们的演讲内容陆续编发,希望给更多科技工作者前行的思考与力量。

  当英国化学家桑格1955年完成了胰岛素的全部测序工作,并于1958年获诺贝尔化学奖时,《自然》杂志刊文指出:“合成胰岛素将是遥远的事情”。

  然而,让他们没有想到的是,在遥远的东方,在新中国的上海,一群年轻的科研人员“明知不可为而为之”,正热情高涨地讨论 “合成一个蛋白质”的可能性。作为当时唯一阐明化学结构的蛋白质,胰岛素正是他们“心仪”的目标。

  1959年,人工全合成胰岛素获得国家机密研究计划代号“601”,含义是60年代第一大任务。

  人工合成牛胰岛素的想法源于1958年夏季中国科学院上海生化所召开的一次高级研究人员研讨会,在当时的国内外环境下,中国科学家们提出去实现这样一个几乎不可能完成的任务,无疑需要有超乎寻常的胆识和魄力。

  这个任务的提出不仅仅是源自时代背景下年轻研究所、年轻科研人员的朝气和热情,实际上还经过了非常严格的科学上的论证和大量的实验准备。

  中国科学院生物化学研究所(简称生化所)以有专长的科学家领衔,进行人工合成胰岛素前期的兵分五路探索,包括有机合成、天然胰岛素拆合、肽库及分离分析、酶激活和转肽。

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

  当时国际上天然胰岛素拆合几乎观察不到重组胰岛素的活性,以1955年诺贝尔化学奖获得者维格纳奥德为代表的胰岛素的研究者普遍认为,一旦胰岛素的二硫键拆开,就不可能让其重新恢复生物活性。

  在邹承鲁领导下,生化所在1959年取得了天然胰岛素拆合成功,既回答了上面的科学问题,又进而确定了全合成胰岛素的研究策略——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。

  生物化学研究人才匮乏,仪器设备几乎完全空白,合成胰岛素需要大量、多种氨基酸以及生化试剂,国内买不到,因为缺少外汇,境外购买也难以实现,且价格昂贵。

  然而所有这些困难都没有打败科研人员对科学的执着信念与坚强意志。生化所发扬自力更生精神,自己动手制作一些实验必需的仪器设备。

  当时生化所有附属工厂,厂内有技术水平很高的熟练工人。实验室需要一些特殊仪器设备,市场上买不到的,科研人员自己设计,画出图纸交给工厂去做。如有特殊需要,难以画出图纸时,即便是大科学家也没有架子,与工厂技术人员一起讨论,提出明确要求,最终也能做出合用的仪器或设备。

  针对各种氨基酸和有关试剂的供应难题,生化所创办了“东风生化试剂工厂”,专门生产出各种氨基酸及各种必需的化学试剂,不仅为合成胰岛素提供了“原材料”,也为全中国的生物化学研究的开展提供了基础支持,这也是最早的“科技支撑服务”。

  20世纪60年代初,新中国经济正处于最困难时期,科研人员生活条件很差,由于攻关任务繁重,每日12小时两班倒流水线式工作,生病现象时有发生。就是在这样极度困难的条件下,参与胰岛素合成的科研人员依然全身心投入到研究工作之中,丝毫没有半点的懈怠和怨言。为了做好工作,大家都不惜加班加点,甚至献出自己宝贵的生命。

  胰岛素项目中期,“大兵团作战”的科研模式被证明是不可行的,人力物力耗费了不少,也引起了一些比较尖锐的质疑和反对声音。

  王应睐所长看到这样的形势,忧心焦急。为避免这样一个重大项目“半途夭折”,1960年,他向科学院领导进言,建议集中精干专业队伍,继续推进人工合成胰岛素工作。

  时任中国科学院上海分院党委书记副院长王仲良同志,曾经为党的事业做出很大贡献,但在科学家面前,他平易近人,从不摆架子。1961年王仲良书记在总结经验教训时主动承担责任,并且强调要尊重科学规律,坚持不懈继续推进人工合成胰岛素工作。

  同年,副总理到生化所视察,表态“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”。

  1963年,在全国天然有机化学学术会议上,生化所汇报了自己在胰岛素合成方面的成果,并欣喜地发现有机所、北京大学也在坚持胰岛素的肽链合成工作。

  在国家科委和中科院的协调下,生化所、有机所、北京大学于1963年8月形成协作,共同推进人工合成胰岛素工作。

  大家众志成城,“不搞上海的胰岛素,不搞北京的胰岛素,一心一意搞出中国的胰岛素” 。胰岛素合成工作中最艰难的时刻终于过去,科研人员在奋进中迎来了曙光。

  杜雨苍从冰箱中取出冷藏了14天的合成物,并采集了一份样品。高倍显微镜下,一个个完美的六面体结晶体晶莹透明。

  人们沸腾了,多年以来的种种艰辛瞬间化为这一刻巨大的幸福。当通过惊厥反应测定胰岛素活力时,小白鼠的历史性一跳,再次让科研人员欢呼雀跃。这是人类在揭示生命本质的征途上实现的里程碑式新飞跃,在生命科学发展史上具有永恒的意义。

  1965年9月17日 世界上首次人工合成的蛋白质——牛胰岛素在进行活力测定

  瑞典乌普萨拉大学生化研究所所长、诺贝尔奖获得者和诺贝尔奖委员会主席蒂斯利尤斯1966年3月到生化所访问并专门参观了胰岛素的工作。他说:

  美国、瑞士等在多肽合作方面有经验的国家未能合成它(指胰岛素),也不敢去合成它。你们没有这方面的专长和经验,但你们合成了,你们是世界第一,这使我很惊讶。

  他在接受《瑞典日报》记者采访时说:“人们可以从书本中学习制造,但不能从书本上学习制造胰岛素。”

  人工合成牛胰岛素凝聚了中国老一辈科学家的智慧,倾注了广大科研人员的心血和汗水。半个世纪过去了,胰岛素合成所展现出的艰苦奋斗、团结协作精神,老一辈科学家对“科学强国梦”的执著追求,对科学真理的不懈探索、严谨求实的科学态度,淡泊名利、乐于奉献的胰岛素精神犹如一座历史的灯塔永远照耀在新时代青年科技工作者的心头。

  如今,王应睐所长的雕像端立在生物化学与细胞生物学研究所实验大楼的大厅,默默地注视着每一位经过的年轻面庞。

  市科技系统第4期中青班第四组学员,中科院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)科技条件处处长


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