1 中国人工合成牛胰岛素结晶为何未获诺贝尔化学奖？

人工合成牛胰岛素结晶为何重要？

众所周知，所有的生命活动都需要能量的供给，而供能主要依靠我们身体内葡萄糖的分解。我们吃的米饭等食物被消化后，会以葡萄糖的形式被小肠吸收进入血液，血液中的葡萄糖也就是血糖用于分解给细胞供能。当血糖含量高时，胰岛素就会动员葡萄糖形成糖原或脂肪的形式储存起来，当血糖不足时转换成葡萄糖供给细胞。而胰岛素一旦无法产生或者无法发挥功能就会导致葡萄糖无法使用，此时人就会患上糖尿病。糖尿病又被叫做“不死的癌症”，会引发高血压、心脏病、致盲、截肢甚至死亡。在没有发现胰岛素之前，糖尿病基本属于绝症，到目前为止胰岛素注射还是治疗糖尿病的最常用手段，但胰岛素在人和动物体内含量非常少，因此研究并合成胰岛素对于治疗糖尿病意义重大。

中科院生化所

1955年，英国化学家桑格完成了胰岛素一级结构的测序工作，并荣获1958年诺贝尔化学奖。这也为人工合成胰岛素提供了基础，虽然胰岛素的结构弄清楚了，但是受到技术限制，想要人工合成是非常困难的，国际权威学术杂志《自然》曾断言“合成蛋白质将是遥远的事情”。对于科研基础扎实的发达国家尚且难比登天，更不要说建国不久还不到温饱线的中国了。但中国科学家不惧困难，勇攀科学巅峰，1958年，中科院上海生物化学研究所，也正是本人的母校，现名中科院分子细胞科学卓越创新中心，提交了“人工全合成牛胰岛素”项目，被国家列为1959年国家科研计划，并获得国家机密研究计划代号“601”，意为60年代第一大任务。随后中科院生化所、有机所与北京大学集合众多科研人员通力合作开启了这一重要研究计划。

人工合成结晶牛胰岛素为何能被写进教科书？

喊口号容易做起来难啊，合成牛胰岛素可谓困难重重。因为属于空白，最先遇到的肯定是合成方案问题。牛胰岛素共包括两条肽链，其中A链21个氨基酸，B链30个氨基酸，两条链以二硫键结合。为了合成胰岛素，科学家们设计了多种合成路线并一一验证，经过反复测试最后确定了全合成牛胰岛素的研究策略：即单独合成AB链再将二者结合并验证。方案是大框架，研究目的才是金标准，人工合成牛胰岛素要确保三个目的。一来要按照正确的氨基酸顺序合成肽链，二来还要在两条肽链的正确位置形成二硫键，最后还得保证合成的胰岛素有生物活性。

牛胰岛素由AB链通过二硫键连接形成

方案和目标定好了，那就来干吧。首先你得有原料吧，但当时是新中国建立初期，国内的科研条件极其艰苦，连一家生产氨基酸的工厂都没有，巧妇难为无米之炊啊，你连原料都没有，怎么合成？这里就不得不佩服老一辈科学家的不畏艰苦，敢于尝试。没有氨基酸，他们直接自己开办工厂——东风生化试剂厂。没有收集装置咋办，那就不分昼夜轮流换班手动收集。没有经验也不怕，就成百上千次不断地尝试。即使任务繁重，但也不失严谨性，科学家对200多步反应的中间产物都反复严格鉴定后才开启下一步。有些科学家为了这个项目几年不回家，吃住都在实验室，有的呢，因沾染有毒的生化试剂疾病缠身，甚至有人为此献出生命。

人工结晶牛胰岛素结构

功夫不负有心人，历时六年多，最终于1965年9月17日，科学家实现了人工合成牛胰岛素并观察到结晶，注射给小鼠后，小鼠出现低血糖晕厥现象，说明合成的牛胰岛素完美达到所有实验目的。人工全合成牛胰岛素结晶，是世界上第一次人工合成与天然胰岛素化学结构相同，并具有完整生物活性的蛋白质，是继1828年人工合成首个有机分子尿素后，人类在揭示生命本质的征途上实现的里程碑式新飞跃，除了重大科学意义。这项工作有些极为重要的历史意义，因为这是新中国科学研究的第一场胜仗，完成了发达国家无法完成的工作，充分彰显了社会主义优越感，也增强了我国科研人员的自信心和民族自豪感，也正是自此之后，我国生命科学领域人才辈出。为此其能写入教科书属于实至名归。

原中科院院长郭沫若与参与601项目同志合影

为何人工合成牛胰岛素没获诺贝尔奖？

其实这个众说纷纭，都有几分道理但没有统一定论。第一种说法是我国是社会主义国家，当时冷战时期，我国拒绝资本主义国家的奖项。第二种说法就是诺贝尔奖只颁发给个人不给团队，而我国的成就属于集体行为，不符合诺贝尔奖的标准。第三种就是该成果的开创性和应用价值不高。虽然说诺贝尔奖并没有详细的规则公之于世，但纵观诺贝尔奖历史就会发现它的每一个奖项都属于原创性工作且能引领一个领域发展。而人工合成牛胰岛素属于桑格工作的延伸，从这个意义上讲并不是开创者，而对于人工合成有机物领域已经有人工合成尿素的先例，而且人工合成胰岛素有很多国家都在做并有一些初步成果被我们借鉴，为此从开创性来看并不是非常符合。另外，诺贝尔奖颁发的是为人类做出杰出贡献的科学家，强调的不是理论突破，而是实际应用。也正因为数学是其他学科的基础，更多是理论突破而非实际应用价值，为此数学非常重要但没有设立诺贝尔数学奖。而牛胰岛素结晶也正是属于理论突破，最后并没有大规模实际应用。当然，这和技术更新换代有关，我们现在用的能大量合成还便宜的胰岛素是有了转基因以后的成果，而非化学合成的产物。

王应睐院士题胰岛素精神（生化细胞所所训）

虽然人工合成牛胰岛素并没有获得诺贝尔化学奖，但是并不否定其在科学上的里程碑成就以及历史上的代表性意义。而科学家们在研究过程中凝聚的“献身、求实、团结、奋进”的胰岛素精神也被薪火相传，也被我所作为所训使用。也期待我国科学家产出更多“从0到1”的开创性工作，做科学研究的引领者而非追随者，感谢您的收看，谢谢大家。

生化细胞所院士墙
来源: 科技资料库 说明：该文最早由本人撰写发表于上海科技馆，现有多处改动，图片来自于生化细胞所（又名分子细胞科学卓越创新中心）和上海科技馆