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纪念人工全合成结晶牛胰岛素50周年
——传承和弘扬胰岛素精神

李昌庭、彭泽丽

1965年9月17日,中国科学研究人员在实验中成功观察到人工全合成牛胰岛素的结晶,由我国自主研究的、历时近7年科研攻关项目——“人工全合成结晶牛胰岛素”获得了成功。这是世界上首次用人工方法合成了与天然分子相同化学结构并具有生物活性的蛋白质,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中完成了里程碑式的飞跃,同时也开拓了人工全合成蛋白质的新时代。

今年是纪念人工全合成结晶牛胰岛素50周年,回顾这段在新中国科技发展史上浓墨重彩的一页,我们看到的是老一辈科学家严谨求实、协同创新的科学精神和艰苦奋斗、追求卓越、敢为人先的民族气概。

胰岛素精神是具有革命情怀、敢为天下先的大无畏精神。1958年注定是我国自然科学研究领域不平凡的一年,中国的科学家们正在思考如何在尽可能短的时间内让我国科研攀上世界科学高峰。在中科院的上海生化所,以王应睐、曹天钦为首的科学家们经过激烈的讨论和反复思考后,提出了“合成一个蛋白质”的想法。

当时,“合成一个蛋白质”不仅对我国科学界是一个宏伟的想法,这也是世界其他各国科学家未能解决的难题。恩格斯很早以前就说过:“生命是蛋白体的存在方式”。参加讨论的科研人员一致认为如果能完成这个伟大设想,让人工合成的第一个有生命活力的东西诞生在国内,这不仅对提升我国科研素质有很好的促进作用,同时也会让国外同行刮目相待。抱着这份敢想、敢说、敢做的精神,王应睐等人会后开始了准备。

胰岛素精神是有理有据、务实求真的科研精神。在确定“合成一个蛋白质”的想法后,摆在所有科研人员面前的有两个:合成一个什么样的蛋白质?成功的机会有多大?在参阅大量资料后,王应睐等人最终把合成目标定为胰岛素。首先,胰岛素过去被认为是世界上最小的蛋白质,由两条肽链的51个氨基酸组成,具有一定的三维空间结构,从结构组成上讲合成相对简单;其次英国科学家桑格(F. Sanger)刚在1955年完成了胰岛素的一级结构的测定工作,为胰岛素合成提供了序列普图;而且维格纳奥德(V. du Vigneaud)在1953年合成了世界上首例有生物活性的多肽—催产素,给人们提供了一套可行的多肽合成的方法。运用这套方法,人们在1958年成功地合成了具有促黑激素活力的一段十三肽。

我国科研水平毕竟和国外有很大的差距,国内人员也没有合成多肽的经验;而且当时国内的科研经费本来就不多,课题决定的偏差就会消耗已经捉襟见肘的科研经费。没有合成的可能性就不能盲目开展工作,这是王应睐等人讨论的最终结果。于是王应睐等人决定练兵,让钮经义等先试合成催产素,结果成功得到了粗制品,测定结果能引起动物子宫收缩,这鼓舞了大家的信心。不过面临的困难也十分巨大,胰岛素由两条链51个氨基酸组成,比催产素的分子量大的多,合成起来肯定要困难很多;胰岛素分子含有的两对链间二硫键和一对链内二硫键又让合成的难度系数上升几个数量级;更大的困难是蛋白质比多肽要高级,即使根据正确的一级结构合成了正确的多肽链,也可能无法将它们“折叠”到正确的三维结构变成有生物活性的蛋白质。结合当时的国际理论和国内的科研情况,王应睐等人认为摆在眼前的困难确实很大,但人工合成牛胰岛素在中国产生不是不可能的。就是在这样的一批严谨治学、目光深远的科学家们的带领下,我国正式全面展开了人工合成牛胰岛素课题。

胰岛素精神是艰苦创业、精兵合作的共同体精神。从“不是不可能”到“可能”再到“能”又是什么样的精神支撑着这些新中国的科研工作者们。谈合成胰岛素,首先要有氨基酸原料,胰岛约有17种不同的氨基酸,当时国内只能生产纯度不高的甘、精、谷3种氨基酸,其余14种需要进口。然而进口需要十分高昂的费用,并且运输时间长,供不应需。面对艰苦环境,研究人员没有知难而退,而是坚持自力更生,艰苦奋斗。钮经义、沈昭文、龚岳亭等科学家组织有关人员,亲自动手,赤手空拳起家,日以继夜地在最短时间内从无到有,生产出十几种氨基酸,一步步发创建了东风生化试剂厂,生产高品质的氨基酸用使得人工合成胰岛素工作能够继续顺利开展,结束了国内不能自制整套氨基酸的历史。

A、B链的多肽合成一直是人工合成胰岛素的难点之一。当时世界上最多只能合成13肽,而胰岛素的A链有21肽,B链有30肽。一般来说,每接一个氨基酸都需要三四步反应,都需要极为繁复的分离纯化、分析鉴定工作;不但工作量大,而且一环紧扣一环,只要一步不合要求,就会满盘皆输。胰岛素巨大的工作量带来了一种富有中国特色的科研方式—“大兵团作战”。最后证明,多个单位一哄而上的方式不但没有起到推动作用,反而制造了混乱,加入的“新鲜血液”缺乏科研经验,没有科研需要有的严谨的精神,随意省去中间产物,既浪费了巨额经费,又浪费了宝贵的时间。“大兵团作战”惨遭失败后,经过缩减人员,逐步变成“精兵作战”,领导小组成员均是这方面的专家,参加的科研人员也均是有经验的,同时科研人员也吸取了“大兵团作战”的教训,工作更加踏实认真,经历了无数次反反复复的实验、失败、改进、再失败、再改进后终于成功合成了A、B两条多肽。

胰岛素精神是淡泊名利、舍小我为祖国发展的民族精神。人工合成胰岛素课题解决的其实是一系列科学问题。天然胰岛素的“拆”、“合”就是其中的一个难点。邹承鲁等人经过无数次实验终于解决了“拆”和“合”的难题,在“合”的同时还发现了“蛋白质空间结构信息包含在其一级结构中”这一重要观点,但为了顾全大局,这项重大的研究成果并没有对外发表(美国科学家安芬森因1961年提出“蛋白质的一级结构决定高级结构”而获得1972年诺贝尔化学奖)。1965年胰岛素全合成获得成功,研究论文在《中国科学》杂志发表,大部分一线人员都没有在杂志上署名。包括项目协作组组长王应睐先生,项目负责人曹天钦先生,折合工作负责人邹承鲁先生。这样淡泊名利、无私奉献的高贵品德和崇高的职业操守使人不得不为之敬佩,这样的境界和风范正是我们这些新一代科学工作者们需要继续大力发扬和传承的跨时代精神!

“献身、求实、团结、奋进”是王应睐先生生前所倡导的所训,同时也是老一辈科学工作者认真贯彻的“胰岛素精神”。正是因为这种具有革命情怀、敢为天下先的大无畏精神;有理有据、务实求真的科研精神;艰苦创业、精兵合作的共同体精神;淡泊名利、舍小我为祖国发展的民族精神才造就了人工全合成结晶牛胰岛素这一科学界的“珠峰”。新中国在党的“科教兴国”战略指导下,把科技、教育放在社会重要地位,全面深化改革,发展科技创新,目标要赶超国际一流水平并实现引领科技发展。五十年来,不断取得夺目成就。农业方面,2004年,水稻杂交之父袁隆平在“超级杂交稻”项目上取得重大突破,大大提高了水稻的产量,解决了人民的吃饭问题。在航天事业上,“神州”号系列飞船的成功发射,是继“两弹一星”后我国科技发展史上又一光辉的里程碑,未来将为中国带来上千亿元的经济效应。还有目前正在进行的嫦娥探月工程,一期工程已经宣布完美落幕,意味着我国的航天科技水平已经走在了世界的前沿,为将我国打造成科技强国又迈进了坚实的一步。就在纪念结晶牛胰岛素50周年,中国科学家屠呦呦荣获2015年度诺贝尔生理学或医学奖,以表彰她在治疗疟疾方面的贡献,实现了我国在科学领域诺贝尔奖零的突破。这应该是王应睐等无数老一辈的先驱们最想看到的盛世了,这也是献给中国千千万万科研工作者最好的礼物。

老一辈先驱们创造的辉煌历史敦促着我们继续前行,让我们永远铭记他们的历史功勋,继续弘扬和传承他们的科学精神,继续为祖国创造新的辉煌成就,使祖国科技攀上新的高峰!

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