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“四史”关键词|人工合成牛胰岛素这座高峰是

admin 人造钻石 2020年12月20日

  习总书记指出,历史是最好的教科书,也是最好的清醒剂。学习党史、新中国史、改革开放史、社会主义发展史这“四史”,是党员干部的一门必修课。继2019年全国两会期间首度开设“政治关键词”专栏、新中国成立70周年到来之际二度推出“政治关键词”专栏后,澎湃新闻继续与上海市社会科学界联合会、上海市政治学会联合开启“四史”关键词。

  2020年9月11日,习总书记在科学家座谈会上讲话:“现在,我国经济社会发展和民生改善比过去任何时候都更加需要科学技术解决方案,都更加需要增强创新这个第一动力。同时,在激烈的国际竞争面前,在单边主义、保护主义上升的大背景下,我们必须走出适合国情的创新路子,特别是要把原始创新能力提升摆在更加突出的位置,努力实现更多‘从0到1’的突破。”

  1965年,中国成功合成牛胰岛素,就是在极其艰苦条件下实现的“从0到1”的突破,直到今天仍激励着我国的科学家去占领世界科技制高点。

  人工合成胰岛素,使过去不治的糖尿病患者的生命得到挽救。胰岛素是一种重要激素,主要用于控制血糖。1921年,加拿大人F·G·班廷和C·H·贝斯特首先发现了胰岛素,1922年开始用于临床。人工合成胰岛素大大降低了药物成本,今天人们可以随时在药店买到,既便宜又好用,挽救了大量糖尿病患者的生命。

  在20世纪60年代,人工合成胰岛素,是当时世界最前沿的研究课题。中国科学家在极其困难的环境下跨越了这座科学高峰,占领了世界科技制高点。

  蛋白质研究一直被喻为破解生命之谜的关键。生命活动主要通过蛋白质来体现。胰岛素是人类合成的第一种蛋白质,中国科学家的成功,为人类自主创造生命迈出了关键的第一步。人类开始扮演“上帝”的角色,其哲学宗教意义也非常深远。

  1956年,我国社会主义改造基本完成,中国人民以极大的热情投入社会主义建设。周恩来总理在政协二届二次会议上明确提出“向科学进军”的口号。同年,中央政府明确地制定了1956—1967年的十二年科技发展远景规划。科学家们摩拳擦掌,要在科学领域“站起来”,屹立于世界民族之林。

  20世纪50年代,蛋白质研究是世界生物化学领域的前沿和热点。1953年,英国科学家F·桑格宣布破译出由17种51个氨基酸组成的牛胰岛素的全部结构,牛胰岛素由A链和B链两条分子链构成,因此获得了1958年诺贝尔化学奖。接下来,人工合成牛胰岛素,成为科学家们的奋斗目标。

  中国科学家立下了雄心壮志,要占领世界科技制高点。1958年8月,中国科学院上海生物化学研究所的科研人员提出研究“人工合成牛胰岛素”。1959年,该项目获得了国家重大科学技术项目立项,被确定为国家“601工程”。1959年1月,“601工程”正式启动。该项目起初设定的完成期限为20年,然而在那个高歌猛进的年代,20年太久,参与项目的科学家决定把时间缩短为5年。这个看似有点违背科学研究发展规律的计划,对于当时满腔热血的科学家而言却是理所当然。

  当时确定采用“大兵团合作”的研究方式,由中国科学院上海生物化学研究所、北京大学化学系、北京大学生物系三个单位联合研究。

  首先遇到的问题是缺乏原料。合成胰岛素所需的17种氨基酸,都需要进口,当时中国除了制造味精之外,没有制造过任何形式的氨基酸。然而,在项目开始的前一年,中苏关系恶化,苏联援华专家被撤走;而西方国家也对新中国进行技术封锁,从技术上卡我们的脖子;从香港购买氨基酸,1克需外汇100多元人民币,而我们需要成吨的氨基酸。一切都必须靠自己。科学家们“赤手空拳起家”,因陋就简,在一座老的大楼屋顶上搭起一个棚,有些试剂是非常毒的,科学家们自己戴上防毒面具去生产氨基酸。在前期试验基础上,1959年中科院上海生化所抽调技术骨干,建立了大约30人的东风试剂厂,保证了合成胰岛素的原料供应。事实证明,自己建厂的决定是正确的:建厂一年就为国家节约了几十万元外汇,而当时整个上海生化所一年的研究经费只有100万元。1966年以后,东风试剂厂每年可以上交给国家二三百万元。

  与诺贝尔奖擦肩而过。1959年,“601工程”开始几个月之后,邹承鲁领导的小组首先实现了天然胰岛素的拆合,为人工合成牛胰岛素的研究解决了第一个关键问题。1960年1月,在全国第一次生化学术会议上,邹承鲁小组的年轻科学家杜雨苍代表全组发表了天然牛胰岛素拆合的研究成果。由于当时保密需要,这个重大研究成果没有在国际上发表,使中国科学家与诺贝尔奖擦肩而过。1961年,美国科学家安芬森完成了核糖核酸酶的二硫键的拆合,因此而获得了1972年诺贝尔化学奖。中国科学家们进行的研究,比安分森研究的难度更高,进展更大,取得成果时间更早。

  “大兵团”作战陷入困境。初战告捷,士气大振,为了充实研究队伍,相关部门又从当年的毕业生里挑选了300多位从生物或者是化学专业的大学生参加牛胰岛素的合成研究。在当时比学赶超的情况下,有团队宣布合成了A链,有的团队宣布研究出了有活力的人工胰岛素。经过鉴定,这些“发明”全部宣告失败。原本团结协作的“大兵团”作战,在扩军后成了一盘散沙,让当时原本就捉襟见肘的研究资源更加难以为继。人工合成牛胰岛素的研究工作从1960年开始陷入困顿。1964年,《国家科学技术委员会党组、中国科学院党组关于自然科学研究机构当前工作的十四条意见(草案)》发布,其中很重要的一条建议就是精简机构,集中优势力量和资源,进行重点攻关。中国科学院经过深入调研,决定把原本几百人的团队精简为20人左右,事实证明,合成牛胰岛素的工作效率大幅提高。

  队伍精简之后,很快振奋人心的捷报传来:牛胰岛素A链和B链被成功合成。这标志着人工合成牛胰岛素的研究工作进入到了最后阶段——A链和B链成功连接,将产生出与天然牛胰岛素相同的蛋白质。

  最后连接A链和B链的重担压到了杜雨苍的肩上。杜雨苍不分昼夜地工作,1965年9月3日,杜雨苍完成了A链与B链的人工全合成实验。合成物冷藏14天后,1965年9月17日清晨,杜雨苍小心翼翼采集了一份样品,在高倍显微镜下,一个个完美的六面体结晶体晶莹透明,像宝石一样在溶液中闪闪发光,这是预想中的完美结晶。经小白鼠试验,小白鼠出现了抽搐反应,证明了合成物具有生物活性。

  1965年11月,这一重要研究成果首先以简报形式在《中国科学》发表,并于1966年4月全文发表。1966年4月,国际生化学会邀请王应睐、邹承鲁、龚岳亭作为华沙欧洲生化联合会议的演讲者,宣读这一伟大成果,轰动了全世界。很快,中国人工牛胰岛素合成得到了国际同行的承认,虽然这次重大的研究成果因为种种原因与诺贝尔奖失之交臂,但是它为保障人类生命健康做出了巨大贡献,其经验和精神仍激励我国科学家勇攀科学高峰,不断实现“从0到1”的突破。


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