科普 | 纪念首次人工合成牛胰岛素60周年
科普 | 纪念首次人工合成牛胰岛素60周年
在人类探索自然科学的漫漫征途中，无数辉煌璀璨的历史成果如繁星般闪耀，它们既是智慧的结晶，更是社会生产力蓬勃发展的有力见证。1965年9月17日，中国科学家成功完成了首次人工合成牛胰岛素结晶这一壮举，这一突破性成果，绝非仅仅局限于科学领域的伟大建树，它更是新中国成立伊始，全体中国人民向着科学巅峰奋勇攀登的壮丽史诗。
牛胰岛素的简要介绍
牛胰岛素，英文名称为insulin from bovine pancreas。它是由牛的胰岛细胞所分泌的一种用于糖代谢的蛋白质激素。如图1所示，牛胰岛素的化学本质是一种多肽，由51个氨基酸组成。在蛋白质结构上，牛胰岛素由A和B两条肽链组成，通过二硫键将A肽链和B肽链连结起来。在组成牛胰岛素的51个氨基酸中，有21个氨基酸属于A肽链，其他30个氨基酸属于B肽链。同时，牛胰岛素也是已知化学结构的最小的蛋白质[1-3]。
图1:牛胰岛素分子结构(来源：https://www.saac.gov.cn)
牛胰岛素合成的背景
在20世纪50年代末至60年代初这个时期，中国尚处社会主义建设的初期。这期间困难重重、挑战不断，西方的封锁和孤立策略，让中国难以获取国外先进的科技与设备。但中国人民毫不退缩，毅然选择了自力更生、自主创新。1959年，“人工合成蛋白质”被纳入全国科研计划（草案），代号为“601”，寓意“六十年代第一大任务”。牛胰岛素的合成是建国初期集体主义路线的典型范例。如图2所示，牛胰岛素是一种有特殊生物活性的蛋白质激素，对人体血糖水平的调节十分关键。当时社会经济向前发展，糖尿病等疾病在中国的发病概率逐渐攀升，胰岛素作为治疗糖尿病的关键药物，其需求也日益增长。然而，胰岛素提取和生产技术复杂，且受国外严格管控，中国的胰岛素供应压力巨大。因此，中国决定自主合成牛胰岛素[4-7]。
图2:人工合成牛胰岛素结晶照片(来源：https://www.saac.gov.cn)
牛胰岛素合成与诺贝尔奖失之交臂
中国科学家在1965年成功合成了牛胰岛素，这是世界上首次人工合成蛋白质，具有里程碑意义。然而，由于当时国际政治环境的限制，尽管这一成就展示了中国在生物化学领域的卓越能力，但最终与诺贝尔奖失之交臂。本文通过查阅相关历史文件资料，阐述牛胰岛素合成与诺奖擦肩而过的原因。
首先让我们回顾当时历史。诺贝尔奖采取专家推荐制。1973年，杨振宁作为评委专家准备向诺贝尔奖委员会推荐该成果，外交部为此向国务院发函。我国由于意识形态的原因，婉言谢绝了杨振宁博士的提名推荐。如图3所示，这份拒绝文件上面，有周总理12月16日的亲笔批示：以及毛泽东主席等人圈阅的笔迹。1978年，杨振宁和中国科学院生化所的王应睐都受邀提名诺奖候选人。这一次中科院积极配合，推举出生化所的钮经义作为中国合成胰岛素的代表，但次年并没有获奖。
图3:关于拒绝诺贝尔奖的相关文件(来源：https://www.saac.gov.cn)
中科院生化所的原所长李伯良曾满怀感慨地回忆道：“在那个充满挑战的年代，从国家层面到中国科学院的各级领导，都为人工合成胰岛素项目的平稳推进提供了坚实保障，让专家们得以引领年轻人，满怀热忱、勇往直前。”回溯人工合成胰岛素项目的起始阶段，当这个意义非凡的科研设想刚刚被提上日程，便秉持着开放包容的理念，积极吸纳年轻科研人员投身其中。而这些年轻人也不负所望，凭借着自身努力与项目的磨砺，成长为日后中国生命科学领域的顶梁柱。如图4所示，就拿邹承鲁来说，在人工合成胰岛素的艰辛研发进程里，他肩负起天然胰岛素拆合这一关键任务，此后凭借卓越成就当选为中国科学院院士，其科研事迹更是登上人教版教材，熠熠生辉。
图4:人教版教材邹承鲁院士访谈(来源：https://zxkeben.szxuexiao.com）
于此同时，国际权威科学期刊《Science》迅速捕捉到中国人工胰岛素全合成工作的重大意义，其1966年的相关报道明确提及，西方学者在重组还原拆分二硫键后的胰岛素两条肽链、恢复生物活性一事上受阻，而中国科研团队率先改良方法攻克难题[8-9]。再者，诺贝尔奖评委、法国巴黎科学院院士特里亚教授于1966年到访上海生化所时，毫不含糊地评价道：“这堪称绝佳的合作范例，具备冲击诺贝尔奖的实力。”
综上所述，尽管合成牛胰岛素得到国际科学界的广泛认可，但由于国际政治因素，我们主动提出放弃诺奖的提名。但这并不代表我们的工作没有意义，合成牛胰岛素项目培育了一代杰出的科研工作者，他们在建国初期的简陋条件下艰难摸索，为21世纪我国分子生物学的发展奠定雄厚基础。
参考文献
[1]叶云华. 胰岛素的结构与生物活性浅谈[J]. 大学化学, 2010, 25: 19-23.
[2]Ryle A P, Sanger F, Smith L F. The disulphide bond of insulin[J].,Biochemical Journal 1955, 60: 541-556.
[3]Sanger F. The chemistry of insulin[J]. Science, 1959, 129: 1340-1344.
[4] Vigneaud V, Ressler C, Swan J M, et al. The synthesis of an octapeptide amide with the hormonal activity of oxytocin[J]. Journal of the American Chemical Society, 1953, 75: 4879-4880.
[5]Kauzmann W. Relative probabilities of isomers in cystine-containing randomly coiled polypeptides[M].Benesch R, et al. Sulfur in Proteins. London: Academic Press, 1958: 93-108.
[6]邹承鲁, 杜雨苍, 徐根俊. 胰岛素及其苄基衍生物在钠-氨体系中的还原与再生[J]. 生物化学与生物物理学报, 1961, 1: 76-84.
[7]杜雨苍, 张友尚, 鲁子贤, 等. 胰岛素A链和B链的重合成[J]. 生物化学与生物物理学报, 1961, 1: 13-24.
[8]陈远聪. 东风生化试剂厂筹建工作回顾[J]. 院史资料与研究, 2000 (5): 35-39.
[9]汪猷, 季爱雪, 陆德培, 等. 含半胱氨酸多肽的研究——Ⅲ.牛胰岛素A链带保护基的氨端九肽的合成[J]. 化学学报 ,1966, 32 (1): 68-77.