诺奖问答| 2022 年诺贝尔化学奖授予点击化学和生物正交化学，有哪些信息值得关注？******

　　相比起今年诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖的高冷，今年诺贝尔化学奖其实是相当接地气了。

　　你或身边人正在用的某些药物，很有可能就来自他们的贡献。

　　2022 年诺贝尔化学奖因「点击化学和生物正交化学」而共同授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西、丹麦化学家莫滕·梅尔达、美国化学家巴里·夏普莱斯（第5位两次获得诺贝尔奖的科学家）。

　　一、夏普莱斯：两次获得诺贝尔化学奖

　　2001年，巴里·夏普莱斯因为「手性催化氧化反应[1] [2] [3]」获得诺贝尔化学奖，对药物合成（以及香料等领域）做出了巨大贡献。

　　今年，他第二次获奖的「点击化学」，同样与药物合成有关。

　　1998年，已经是手性催化领军人物的夏普莱斯，发现了传统生物药物合成的一个弊端。

　　过去200年，人们主要在自然界植物、动物，以及微生物中能寻找能发挥药物作用的成分，然后尽可能地人工构建相同分子，以用作药物。

　　虽然相关药物的工业化，让现代医学取得了巨大的成功。然而随着所需分子越来越复杂，人工构建的难度也在指数级地上升。

　　虽然有的化学家，的确能够在实验室构造出令人惊叹的分子，但要实现工业化几乎不可能。

　　有机催化是一个复杂的过程，涉及到诸多的步骤。

　　任何一个步骤都可能产生或多或少的副产品。在实验过程中，必须不断耗费成本去去除这些副产品。

　　不仅成本高，这还是一个极其费时的过程，甚至最后可能还得不到理想的产物。

　　为了解决这些问题，夏普莱斯凭借过人智慧，提出了「点击化学（Click chemistry）」的概念[4]。

　　点击化学的确定也并非一蹴而就的，经过三年的沉淀，到了2001年，获得诺奖的这一年，夏普莱斯团队才完善了「点击化学」。

　　点击化学又被称为“链接化学”，实质上是通过链接各种小分子，来合成复杂的大分子。

　　夏普莱斯之所以有这样的构想，其实也是来自大自然的启发。

　　大自然就像一个有着神奇能力的化学家，它通过少数的单体小构件，合成丰富多样的复杂化合物。

　　大自然创造分子的多样性是远远超过人类的，她总是会用一些精巧的催化剂，利用复杂的反应完成合成过程，人类的技术比起来，实在是太粗糙简单了。

　　大自然的一些催化过程，人类几乎是不可能完成的。

　　一些药物研发，到了最后却破产了，恰恰是卡在了大自然设下的巨大陷阱中。

　　　夏普莱斯不禁在想，既然大自然创造的难度，人类无法逾越，为什么不还给大自然，我们跳过这个步骤呢？

　　大自然有的是不需要从头构建C-C键，以及不需要重组起始材料和中间体。

　　在对大型化合物做加法时，这些C-C键的构建可能十分困难。但直接用大自然现有的，找到一个办法把它们拼接起来，同样可以构建复杂的化合物。

　　其实这种方法，就像搭积木或搭乐高一样，先组装好固定的模块（甚至点击化学可能不需要自己组装模块，直接用大自然现成的），然后再想一个方法把模块拼接起来。

　　诺贝尔平台给三位化学家的配图，可谓是形象生动[5] [6]：

　　夏普莱斯从碳-杂原子键上获得启发，构想出了碳-杂原子键（C-X-C）为基础的合成方法。

　　他的最终目标，是开发一套能不断扩展的模块，这些模块具有高选择性，在小型和大型应用中都能稳定可靠地工作。

　　「点击化学」的工作，建立在严格的实验标准上：

　　反应必须是模块化，应用范围广泛

　　具有非常高的产量

　　仅生成无害的副产品

　　反应有很强的立体选择性

　　反应条件简单(理想情况下，应该对氧气和水不敏感)

　　原料和试剂易于获得

　　不使用溶剂或在良性溶剂中进行(最好是水)，且容易移除

　　可简单分离，或者使用结晶或蒸馏等非色谱方法，且产物在生理条件下稳定

　　反应需高热力学驱动力（>84kJ/mol）

　　符合原子经济

　　夏尔普莱斯总结归纳了大量碳-杂原子，并在2002年的一篇论文[7]中指出，叠氮化物和炔烃之间的铜催化反应是能在水中进行的可靠反应，化学家可以利用这个反应，轻松地连接不同的分子。

　　他认为这个反应的潜力是巨大的，可在医药领域发挥巨大作用。

　　二、梅尔达尔：筛选可用药物

　　夏尔普莱斯的直觉是多么地敏锐，在他发表这篇论文的这一年，另外一位化学家在这方面有了关键性的发现。

　　他就是莫滕·梅尔达尔。

　　梅尔达尔在叠氮化物和炔烃反应的研究发现之前，其实与“点击化学”并没有直接的联系。他反而是一个在“传统”药物研发上，走得很深的一位科学家。

　　为了寻找潜在药物及相关方法，他构建了巨大的分子库，囊括了数十万种不同的化合物。

　　他日积月累地不断筛选，意图筛选出可用的药物。

　　在一次利用铜离子催化炔与酰基卤化物反应时，发生了意外，炔与酰基卤化物分子的错误端（叠氮）发生了反应，成了一个环状结构——三唑。

　　三唑是各类药品、染料，以及农业化学品关键成分的化学构件。过去的研发，生产三唑的过程中，总是会产生大量的副产品。而这个意外过程，在铜离子的控制下，竟然没有副产品产生。

　　2002年，梅尔达尔发表了相关论文。

　　夏尔普莱斯和梅尔达尔也正式在“点击化学”领域交汇，并促使铜催化的叠氮-炔基Husigen环加成反应（Copper-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition），成为了医药生物领域应用最为广泛的点击化学反应。

　　三、贝尔托齐西：把点击化学运用在人体内

　　不过，把点击化学进一步升华的却是美国科学家——卡罗琳·贝尔托西。

　　虽然诺奖三人平分，但不难发现，卡罗琳·贝尔托西排在首位，在“点击化学”构图中，她也在C位。

　　诺贝尔化学奖颁奖时，也提到，她把点击化学带到了一个新的维度。

　　她解决了一个十分关键的问题，把“点击化学”运用到人体之内，这个运用也完全超出创始人夏尔普莱斯意料之外的。

　　这便是所谓的生物正交反应，即活细胞化学修饰，在生物体内不干扰自身生化反应而进行的化学反应。

　　卡罗琳·贝尔托西打开生物正交反应这扇大门，其实最开始也和“点击化学”无关。

　　20世纪90年代，随着分子生物学的爆发式发展，基因和蛋白质地图的绘制正在全球范围内如火如荼地进行。

　　然而位于蛋白质和细胞表面，发挥着重要作用的聚糖，在当时却没有工具用来分析。

　　当时，卡罗琳·贝尔托西意图绘制一种能将免疫细胞吸引到淋巴结的聚糖图谱，但仅仅为了掌握多聚糖的功能就用了整整四年的时间。

　　后来，受到一位德国科学家的启发，她打算在聚糖上面添加可识别的化学手柄来识别它们的结构。

　　由于要在人体中反应且不影响人体，所以这种手柄必须对所有的东西都不敏感，不与细胞内的任何其他物质发生反应。

　　经过翻阅大量文献，卡罗琳·贝尔托西最终找到了最佳的化学手柄。

　　巧合是，这个最佳化学手柄，正是一种叠氮化物，点击化学的灵魂。通过叠氮化物把荧光物质与细胞聚糖结合起来，便可以很好地分析聚糖的结构。

　　虽然贝尔托西的研究成果已经是划时代的，但她依旧不满意，因为叠氮化物的反应速度很不够理想。

　　就在这时，她注意到了巴里·夏普莱斯和莫滕·梅尔达尔的点击化学反应。

　　她发现铜离子可以加快荧光物质的结合速度，但铜离子对生物体却有很大毒性，她必须想到一个没有铜离子参与，还能加快反应速度的方式。

　　大量翻阅文献后，贝尔托西惊讶地发现，早在1961年，就有研究发现当炔被强迫形成一个环状化学结构后，与叠氮化物便会以爆炸式地进行反应。

　　2004年，她正式确立无铜点击化学反应（又被称为应变促进叠氮-炔化物环加成），由此成为点击化学的重大里程碑事件。

　　贝尔托西不仅绘制了相应的细胞聚糖图谱，更是运用到了肿瘤领域。

　　在肿瘤的表面会形成聚糖，从而可以保护肿瘤不受免疫系统的伤害。贝尔托西团队利用生物正交反应，发明了一种专门针对肿瘤聚糖的药物。这种药物进入人体后，会靶向破坏肿瘤聚糖，从而激活人体免疫保护。

　　目前该药物正在晚期癌症病人身上进行临床试验。

　　不难发现，虽然「点击化学」和「生物正交化学」的翻译，看起来很晦涩难懂，但其实背后是很朴素的原理。一个是如同卡扣般的拼接，一个是可以直接在人体内的运用。

「　　点击化学」和「生物正交化学」都还是一个很年轻的领域，或许对人类未来还有更加深远的影响。（宋云江）

　　参考

　　https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2001/press-release/

　　Pfenninger, A. Asymmetric Epoxidation of Allylic Alcohols: The Sharpless Epoxidation[J]. Synthesis, 1986, 1986(02):89-116.

　　Rao A S . Addition Reactions with Formation of Carbon–Oxygen Bonds: (i) General Methods of Epoxidation - ScienceDirect[J]. Comprehensive Organic Synthesis, 1991, 7:357-387.

　　Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew Chem Int Ed Engl. 2001 Jun 1;40(11):2004-2021.

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/popular-chemistryprize2022.pdf

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/advanced-chemistryprize2022.pdf

　　Demko ZP, Sharpless KB. A click chemistry approach to tetrazoles by Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition: synthesis of 5-acyltetrazoles from azides and acyl cyanides. Angew Chem Int Ed Engl. 2002 Jun 17;41(12):2113-6. PMID: 19746613.

冯维江：中国新发展为世界提供应对共同挑战的新机遇******

　　本期光明网理论学术动态导读关注中国新发展、扩大消费、理论传播、中国式现代化等话题，欢迎网友踊跃参与讨论。

　　【冯维江：中国新发展为世界提供应对共同挑战的新机遇】

　　中国社会科学院习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员、国家全球战略智库秘书长冯维江表示，发展是解决一切问题的总钥匙，作为世界上最大的发展中国家，中国用自身新发展来为世界提供应对共同挑战的新机遇。第一，以创新发展为世界提供培育发展新动能的新机遇。进入新时代以来，中国基础研究和原始创新不断加强，载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、卫星导航等领域取得重大成果，进入创新型国家行列，成为推动新一轮科技革命和产业变革深入发展的中坚力量。第二，以协调发展为世界提供解决发展不平衡问题的新机遇。进入新时代以来，中国不断完善社会主义市场经济体制，推动发展更平衡、更协调、更包容，构建大中小企业相互依存、相互促进的企业发展生态，不断满足人民群众多样化、多层次、多方面的精神文化需求。第三，以绿色发展为世界提供高质量可持续发展的新机遇。进入新时代以来，中国坚持绿水青山就是金山银山的理念，坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理，全方位、全地域、全过程加强生态环境保护。第四，以开放发展为世界提供利用超大规模统一市场的新机遇。进入新时代以来，中国坚持高水平对外开放，加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局；坚持经济全球化正确方向，推动贸易和投资自由化便利化。第五，以共享发展为世界提供促进公平正义、缩小南北差距的新机遇。进入新时代以来，中国坚持以人民为中心的发展思想，历史性地解决了绝对贫困问题，并在高质量发展中促进共同富裕，构建初次分配、再分配、三次分配协调配套的基础性制度安排。

　　摘编自《光明日报》

　　【王微、王念：有效扩大消费对构建新发展格局、推动高质量发展意义重大】

　　国务院发展研究中心市场经济研究所所长王微、国务院发展研究中心市场经济研究所副研究员王念指出，有效扩大和更好满足消费，在加快形成新发展格局中具有十分重要的意义和作用。当前出台《扩大内需战略规划纲要（2022—2035年）》和《“十四五”扩大内需战略实施方案》，系统、全面、前瞻地谋划消费促进政策体系，对持续扩大和满足内需，释放新型消费巨大动能，实现创新驱动发展，促进扩大内需与深化供给侧结构性改革更紧密结合提供了重要的指引。一方面，积极鼓励消费创新是加快经济发展动力变革、实现新旧动能转换的内在要求，有利于激励创新，为创新创业提供更大发展空间，促进创新生态系统不断完善以及创新链与产业链有效对接，形成更高水平的良性循环。另一方面，不断壮大消费市场是实现经济持续稳定增长、增强发展活力和韧性的迫切需要，有利于畅通国内大循环，缓释风险和对冲外部压力，消除企业避险情绪，提振发展信心，还有利于增强发展韧性和扩大回旋余地，提高自我调节能力。同时，有效畅通消费循环是建设现代产业体系、实现供需动态平衡的重要支撑，有利于形成市场导向的产业升级和结构调整，加快促进制造业高质量发展和生活服务业发展壮大，抢占产业链的高价值环节，加快培育企业国际竞争新优势。另外，加快补齐消费短板是满足人民美好生活需要、增进民生福祉的必然选择，通过增加中高端商品供给和提高教育、住房、医疗等服务质量和公平可及性，提升获得感和幸福感，促进人的全面发展。此外，着力提升消费能级是让世界分享我国发展成果、促进全球经济稳定增长的动力之源，有利于增强中国消费市场对全球的吸引力，为世界各国企业进入全球成长性最强和潜力最大的市场提供更多机会，使各国企业分享我国发展的成果。

　　摘编自《经济日报》

　　【梁家峰、孙佳哲：打造群众需要的理论传播】

　　北京市社会科学界联合会副主席梁家峰、中国林科院生态保护与修复研究所所长孙佳哲指出，党的理论传播要与群众需要更好结合，让党的创新理论为人民群众所喜爱、所认同、所拥有，成为指导人民群众认识世界和改造世界的强大思想武器。一方面，提升引导力。适应当前思想多元、多样、多变的社会现实，创新方式方法，增强服务意识，立足差异化特点，因地、因人、因事制宜，为基层提供“菜单式”专题性、定制化、高端化服务；强化问题导向，对于基层关注的理论热点和民生问题，及时组织专家学者、职能部门领导面对群众开展深度解读，既要讲清楚“为什么”，又要讲清楚“怎么办”。另一方面，增加感染力。必须转变观念，把艰涩的理论进行故事化再塑造，认真遴选素材、精心打造故事，讲坛上围绕主题推出典型案例故事，各种理论刊物要多摆事实、讲故事，广场上的百姓宣讲从家长里短讲起，把百姓故事和中国故事结合起来，网络新媒体上更要善于把理论变成动漫故事、微视频故事。同时，加强吸引力。精心策划，积极开设理论传播公众号，通过精准策划，区分精英群体和普通民众，推出精品理论栏目，积极抢占新媒体理论宣传阵地；拓展渠道，推出系列多样化衍生产品，将权威辅导报告编辑制作成PPT、图解、H5、微讲堂、理论漫话等节目形式，实现多形式立体化传播。

　　摘编自《学习时报》

　　【王义桅：中国式现代化体现“四个自信”，彰显中国自觉】

　　中国人民大学习近平新时代中国特色社会主义思想研究院副院长王义桅指出，党的二十大报告指出，“在新中国成立特别是改革开放以来长期探索和实践基础上，经过十八大以来在理论和实践上的创新突破，我们党成功推进和拓展了中国式现代化。”“推进和拓展了”说明“中国式现代化”既是完成时，又是进行时，彰显现代化的中国自信与自觉。一方面，使用“中国式现代化”这个词，体现了我们的“四个自信”。一是道路自信，中国始终坚持在维护世界和平中推动发展，在推动发展中促进世界和平；二是制度自信，中国式现代化是物质文明和精神文明相协调的现代化，只有物质文明建设和精神文明建设都搞好，国家物质力量和精神力量都增强，人民物质生活和精神生活都提升，社会主义现代化才能顺利向前推进；三是理论自信，中国式现代化是全体人民共同富裕的现代化，深刻回答了“谁的现代化”“现代化为了谁”“实现现代化依靠谁”的根本问题；四是文化自信，中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化，走的是节约资源、保护环境、绿色低碳的新型发展道路，提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。另一方面，中国式现代化体现中国自觉，中国式现代化自觉进行伟大斗争以推进中国式现代化，自觉以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴，自觉构建人类命运共同体、创造人类文明新形态，是与人类现代化相对应的更具包容性叙事，避免了西式现代化的思维依赖、路径依赖、体系依赖，走自主现代化道路，构建自主的现代化知识体系，重塑全球政治生态体系，自信自觉地开展现代化叙事。

　　摘编自《北京日报》

　　（光明网记者 赵宇整理）