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他兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)，大家曾想去現(xiàn)場(chǎng)“圍觀”他究竟瘋到了什么程度
來(lái)源： 科技日?qǐng)?bào)
作者：南皮縣產(chǎn)學(xué)研科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心
日期：
2022-10-09
10月5日晚，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)公布后，董佳家打算給自己的導(dǎo)師卡爾·巴里·夏普利斯打個(gè)電話(huà)，不過(guò)，暫時(shí)沒(méi)有打通。
但他知道，這個(gè)80多歲的“老頭”對(duì)諾獎(jiǎng)不會(huì)感到太興奮。畢竟，他已經(jīng)拿了太多獎(jiǎng)；而且，這是他第二次拿到諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
“我們私下交流時(shí)他跟我說(shuō)過(guò)，榮譽(yù)對(duì)他來(lái)講已經(jīng)沒(méi)有意義。”董佳家說(shuō)。
董佳家現(xiàn)在是中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員，和夏普利斯教授做了十幾年的研究。
在他心中，夏普利斯是“完美”的科學(xué)家。
點(diǎn)擊化學(xué)：咔噠一聲，“合”上了
2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家卡羅琳·貝爾托西 (Carolyn R. Bertozzi)、丹麥科學(xué)家摩頓·P·梅爾達(dá)爾 (Morten P. Meldal)、美國(guó)科學(xué)家卡爾·巴里·夏普利斯（K. Barry Sharpless），以表彰他們?cè)邳c(diǎn)擊化學(xué)和生物正交化學(xué)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn)。
2000年左右，夏普利斯提出了一個(gè)新的領(lǐng)域：點(diǎn)擊化學(xué)。
這是一種簡(jiǎn)單可靠的化學(xué)形式，反應(yīng)迅速，避免不必要的副產(chǎn)品。
中科院化學(xué)研究所研究員程靚解釋?zhuān)ㄋ桌斫?，就是兩個(gè)東西放在一塊，就可以直接反應(yīng)，如同積木拼在一起，咔噠一聲，就成了。即使不是化學(xué)家，拿到底物也能去做化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)合成的復(fù)雜度大大降低了。
有了點(diǎn)擊化學(xué)，科研人員也能更加精準(zhǔn)地去調(diào)控一些化學(xué)的關(guān)鍵步驟。
不久后，摩頓·P·梅爾達(dá)爾和夏普利斯各自獨(dú)立提出了銅催化疊氮-炔環(huán)加成。這一反應(yīng)被形容為優(yōu)雅而高效。
而化學(xué)反應(yīng)，除了在試管中進(jìn)行，還需將其拓寬到細(xì)胞甚至活體。如果這一反應(yīng)干擾細(xì)胞內(nèi)其他官能團(tuán)、組分，就會(huì)影響細(xì)胞的功能。程靚表示，所謂“正交”，意思就是與細(xì)胞內(nèi)原有生物化學(xué)反應(yīng)互不干擾。生物正交反應(yīng)，就是讓探針?lè)肿雍蛨?bào)告官能團(tuán)快速高效發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)又不影響生物分子之間正常的相互作用。
“目前，大多數(shù)點(diǎn)擊化學(xué)用在生物正交反應(yīng)內(nèi)。當(dāng)然，點(diǎn)擊化學(xué)應(yīng)用得很廣泛，也有物理學(xué)家會(huì)用點(diǎn)擊化學(xué)做功能材料。”程靚說(shuō)。
夏普利斯開(kāi)發(fā)的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，速率更快，但需要用到銅離子。然而對(duì)生物體來(lái)說(shuō)，銅離子具有一定毒性?？_琳·貝爾托西提出了兩種無(wú)銅催化的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)（生物正交反應(yīng)），更適合于生命體系。浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院研究員林世賢形容，相當(dāng)于以前還要看說(shuō)明書(shū)，按順序搭建積木；現(xiàn)在，無(wú)銅催化不需要說(shuō)明書(shū)，可以相對(duì)自由地進(jìn)行拼接。因此，卡羅琳的方法，讓點(diǎn)擊化學(xué)進(jìn)入生物體內(nèi)，生物正交反應(yīng)普適性地用到了生命科學(xué)的研究中。
未來(lái)的應(yīng)用范圍，程靚認(rèn)為可以擴(kuò)展到兩個(gè)方面：做加法和做減法。前者是指在生物體內(nèi)的特定位置和特定的時(shí)間，讓較小的前體高效發(fā)生反應(yīng)，原位創(chuàng)造新分子；后者，則是指讓帶有活性成分的分子進(jìn)入生物體內(nèi)，利用生物正交化學(xué)在特定時(shí)間特定位置，釋放出對(duì)靶細(xì)胞有活性的藥物分子。“研究的熱點(diǎn)，就是如何讓加法和減法做得更為精準(zhǔn)。”程靚說(shuō)。
點(diǎn)擊化學(xué)，則主要涉及不同官能團(tuán)之間的連接，所以，科研人員正在拓寬點(diǎn)擊化學(xué)的反應(yīng)類(lèi)型，增加可用的工具，讓更多官能團(tuán)之間發(fā)生那種“咔噠”一聲的連接。
董佳家告訴科技日?qǐng)?bào)記者，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，大家要做的，就是尋找獨(dú)特的、難以被注意的反應(yīng)，把它應(yīng)用起來(lái)。
列入封神榜的夏普利斯
夏普利斯曾因在手性催化氧化反應(yīng)方面的貢獻(xiàn)，于2001年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
有科研人員坦言，之前之所以沒(méi)敢預(yù)測(cè)夏普利斯得獎(jiǎng)，是覺(jué)得畢竟他已經(jīng)得過(guò)一次。
林世賢直言，這是一位諾貝爾獎(jiǎng)史上的里程碑式人物。“在這個(gè)時(shí)代，仍能獲得兩次諾貝爾獎(jiǎng)，是非常驚人的成就！”夏普利斯兩次獲獎(jiǎng)，意味著他在兩個(gè)截然不同的領(lǐng)域做出了開(kāi)創(chuàng)性工作，“他在諾貝爾獎(jiǎng)得主中封神了”。
早在1970年，因一次化學(xué)實(shí)驗(yàn)事故，夏普利斯一只眼睛受了傷。從那以后，他基本用獨(dú)眼工作。在已經(jīng)獲得了巨大的榮譽(yù)之后，夏普利斯跳出自己熟悉的領(lǐng)域，開(kāi)拓了一個(gè)全新的研究方向。
董佳家說(shuō)，提出點(diǎn)擊化學(xué)之后，夏普利斯曾遭受大量抨擊與批判，包括著名的合成化學(xué)家和他的老朋友們。夏普利斯的夫人告訴董佳家，曾有一段時(shí)間，夏普利斯出去作報(bào)告時(shí)，特別多人喜歡來(lái)看。不是因?yàn)樗麄兿肟纯词裁词屈c(diǎn)擊化學(xué)，而是聽(tīng)說(shuō)夏普利斯瘋掉了，想到現(xiàn)場(chǎng)看看他到底瘋到了什么程度。
但是時(shí)間說(shuō)明了一切。
您覺(jué)得您的導(dǎo)師是怎樣的人？聽(tīng)到記者的提問(wèn)，董佳家脫口而出——“完美的科學(xué)家！” “他對(duì)其他事情都不在意，完全由好奇心驅(qū)動(dòng)做研究。眼里心里只有科學(xué)。純粹，毫無(wú)功利心。”自己拿多少錢(qián)不知道，去飛機(jī)場(chǎng)忘記帶護(hù)照的事情也經(jīng)常發(fā)生。值得夏普利斯費(fèi)心的，只有科學(xué)。夏普利斯并不急于發(fā)文章，他提倡要做原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，要專(zhuān)注和好奇。不過(guò)，夏普利斯不出手則已，一出手就是“驚天動(dòng)地”。
2008年11月，夏普利斯在天津大學(xué)做過(guò)一場(chǎng)關(guān)于科研創(chuàng)新思考的演講。2009年3月，董佳家加入他的課題組，老師將PPT和演講原稿都給了他。“這個(gè)報(bào)告我看了不下數(shù)百次。”董佳家后來(lái)逐頁(yè)翻譯了ppt和講稿，發(fā)在自己課題組的微信公號(hào)上。“他對(duì)我影響最大的，是教我科研的方法，以及怎樣做人。”
夏普利斯形容自己是一位探險(xiǎn)家。“如果你想發(fā)現(xiàn)新事物，千里之行的第一步就是要學(xué)會(huì)與不確定性共存，并學(xué)會(huì)接受失敗如常，因?yàn)閷ふ椅粗挛锏娘L(fēng)險(xiǎn)就像成為一名從不系安全繩的高空雜技演員一樣大。”
“當(dāng)我在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上工作時(shí)，我的大多數(shù)反應(yīng)都行不通，但我從來(lái)沒(méi)有將它們視為失敗。我行不通的想法總會(huì)給我?guī)?lái)關(guān)于下一步嘗試的更多想法。因此，我的詞典里沒(méi)有‘失敗’這個(gè)概念。”夏普利斯這樣說(shuō)。
未來(lái)該領(lǐng)域有廣闊想象空間
2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)已經(jīng)塵埃落定。林世賢說(shuō)，其實(shí)，國(guó)內(nèi)在這一授獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域的工作也非常前沿，與國(guó)際并駕齊驅(qū)，部分生物正交反應(yīng)的概念和應(yīng)用處于國(guó)際領(lǐng)先位置。
還有許多科學(xué)家在點(diǎn)擊化學(xué)和生物正交化學(xué)上作了突出貢獻(xiàn)。“可能因?yàn)橛腥齻€(gè)獲獎(jiǎng)名額的限制，有些人沒(méi)有拿到這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，我也覺(jué)得有些遺憾。”林世賢舉例說(shuō)，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院陳鵬教授團(tuán)隊(duì)率先提出了生物正交剪切反應(yīng)，通過(guò)生物正交反應(yīng)打斷化學(xué)鍵，來(lái)激活蛋白、釋放藥物。這也是生物正交化學(xué)領(lǐng)域非常有展示度的研究。
“點(diǎn)擊化學(xué)和生物正交化學(xué)，是化學(xué)科學(xué)工作者主動(dòng)擁抱生命科學(xué)，主動(dòng)迎接生命科學(xué)的挑戰(zhàn)提出來(lái)的一個(gè)新的化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)理論。理論的大廈剛剛建起，它可以帶來(lái)非常廣闊的想象空間。”林世賢認(rèn)為，它們可以給化學(xué)家精準(zhǔn)、特異地干預(yù)生命體系提供非常獨(dú)特的技術(shù)手段和一系列的工具。這些研究相當(dāng)于提供了積木的模具和模塊，至于以后是用來(lái)造飛機(jī)、航母還是宇宙飛船，值得科研人員進(jìn)一步去探索。
林世賢預(yù)測(cè)，未來(lái)20年，還會(huì)有很多利用化學(xué)的基礎(chǔ)理念和思想去研究生命科學(xué)過(guò)程的研究者能夠拿到諾貝爾獎(jiǎng)。
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