化学方法人工合成胰岛素(人工合成胰岛素是怎么合成的)

熊为民

胰岛素分子分子模型，3D插图。胰岛素的分子模型，三维插图。

1965年9月17日，中国科学家成功合成了牛结晶胰岛素，这是世界上第一个类似合成肽的人工生物活性物质。这一成果一直是中国科学界的骄傲。像“两弹一星”一样，证明了中国人在一穷二白的基础上，仍然可以在尖端科研领域与西方发达国家一较高下，甚至做出世界级的成就。回首当初，一些鲜为人知的故事渐渐浮出水面。“合成一种蛋白质”主题的确定

该课题的提出应归功于大跃进运动。为了避免被人诟病，中科院的兄弟们发射了多颗“科学卫星”，如何给即将于1958年8月成立的中科院生物化学研究所(上海)一个惊喜的问题，成了该所每一位专家的难题。

研讨会上，“一个蛋白质”的声音瞬间吸引了所有工作人员的目光。这是一个前所未有的国际前沿课题。现有的科技是否接近于此？中国有这个条件吗？没人知道。但是这个话题真的够响亮的。出于政治和意识形态的原因，这个虚构的“卫星”被保留了下来。

由于不确定性，没有人把这份工作看得太重。在那次会议上，与会者只是简单提出用化学方法合成蛋白质，并将完成时间定在20年内。然而，这个想法很快就被提上了群众讨论，生物化学研究所的年轻科技工作者被它吸引住了。作为大跃进的“成果”，“合成一种蛋白质”的设想被搬上了上海科技展。负责这项工作的老先生既不是研究者，也没有学识。他把合成蛋白质的展览理解为合成生命，于是夸张地画了一个站在三角形瓶子里的小娃娃。

这幅漫画吸引了前来参观的周恩来总理。他问生物化学研究所的翻译，这项工作什么时候能完成。翻译回答说，生物化学研究所计划用5年时间完成。

“五年是不是太长了？”周恩来加入了生化研究所。看到周恩来的态度，李富春副总理和随行的上海市市长柯庆施对这项工作表示鼓励和支持。然后经过激烈讨论，生化所很快将完成时间缩短到4年。

在得到中央领导人的重视后，“一个蛋白质”不再只是一个科学的想象或口号，而是很快在1959年被列入国家科研计划(草案)，成为国家重点研究项目之一。

合成了什么特定的蛋白质？当时蛋白质的一级结构只有胰岛素，所以研究人员别无选择。1958年12月，合成胰岛素的课题确定了。

1959年中期，这项工作还获得了国家机密研究计划的唯一标志。其代号为“601”，意为“1960年第一个重点研究项目”。结果没有及时公布。

1959年1月，胰岛素的人工合成正式开始。

中国科学院生物化学研究所(上海)成立了以党员科学家曹为首的五人小组领导这项工作。为了适应大跃进的要求，他们分别成立了五个研究小组来探索这条道路。其中，有两个小组因为他们的有效探索而被延续下来:以邹承鲁为首的天然胰岛素拆解小组，以及以牛景毅为首的胰岛素肽链有机合成小组。

他们知道任务艰巨，有机合成方面工作量巨大，又缺乏相关经验和人力，所以想找其他单位合作。他们先联系了上海的中科院有机化学研究所，但该所代理所长王友对此并不感兴趣。然后，他们又去了北大。几经协商，1959年4月，北京大学化学系开始与生物化学研究所合作。

这项工作开始时，有许多困难。由领导的拆卸小组(包括杜玉仓、张、徐根军、陆子贤等。)用了七种方法都没能拆开胰岛素的三个二硫键。最后，他们找到了一个条件，将胰岛素完全拆解成稳定的A链和B链。这是一项有意义的成果，但由于当时国家强调保密，邹承鲁等人没有立即发表。

在国家科委的合作下，1963年下半年，北京大学化学系和中国科学院有机化学与生物化学研究所又开始酝酿合作。为了避免最后一课，他们同意:“不要上海的胰岛素，不要北京的胰岛素，不要中国的胰岛素。”"

二硫键断裂后，A链和B链能否重组为胰岛素？从当时的认识和实践来看，文献上给出的结论是，难度极大。然而，在“大跃进”形势的鼓舞下，该集团仍然进行了多次尝试。历经千辛万苦，他们终于在1959年3月19日得到了第一个阳性结果——缀合产物显示出0.7% ~ 1%的生物活性！

经过多次失败，克服了许多技术障碍，他们终于在1959年国庆礼物前找到了更好的办法，使打开后重新组装的天然胰岛素活性能稳定地恢复到原来活性的5% ~ 10%。

这是一个重要的成果，不仅解决了胰岛素合成的问题，而且在一定意义上完成了胰岛素合成的最后一步。生物化学研究所吸取了前一次教训后，于1959年11月16日致函中国科学院党组，要求尽快发表再合成结果。但出于保密的考虑，为了避免“帝国主义国家”的同事——当时已知美国的一个实验室和联邦德国的一个实验室在从事胰岛素的人工合成——中科院的领导并没有利用这一发现回复“同意”。

1960年，两位加拿大科学家在《自然》杂志上发表了类似的结果。虽然他们只恢复了1% ~ 2%的活性，成果也远不如邹承鲁等人，但在发表时间上却领先于中国科学家。

1959年夏，生化研究所召回正在漕河泾农场工作的张，请他分离、提纯和重新合成胰岛素。通过反复实验，1959年底，张等人找到了合适的提纯方法，得到了与天然胰岛素晶体一致的再合成胰岛素晶体。

从两条变性链中可以得到具有高生物活性的再合成胰岛素的晶体，从实践中进一步证明了天然胰岛素结构是多肽链A和B形成的所有异构体中最稳定的；换句话说，蛋白质的空之间的结构信息包含在其一级结构中。这一结果具有重要的理论意义。然而，由于上述保密要求，、张等人仍未能及时发表这一成果。1961年，美国科学家安芬森发表了一篇类似且相对简单的论文，他因此获得了诺贝尔化学奖。

与此同时，拆解小组的工作取得了快速的突破，合成小组的工作也取得了一定的进展。到1959年底，牛景毅领导的乙链合成小组(包括龚月亭、陈长青、、葛、王克贞、张申贝等。)不仅掌握了各种肽合成技术，还将B链的30个氨基酸全部合成为小肽，最长的达到了8个肽。同时，北京大学化学系A链合成组也完成了氨基酸的分离、专用试剂的合成、分析分离方法的建立等。此外，还合成了一些2肽。

然而，这与最初计划的进度相差甚远。合成肽确实太复杂:没有选择合适的溶剂、保护基团、缩合剂和合适的肽大小等因素可能会使合成功亏一篑，所有这些方案都需要探索。“大兵团作战”如火如荼。

“反右倾”运动给胰岛素工作带来了具有中国特色的科研方法——“大兵团作战”。

1959年底，北京大学化学系的学生对他们的老师展开了激烈的批判。其中一个关键的结果是重组了胰岛素合成的领导小组。有机教研室主任邢教授被迫让位，一位1958年毕业的年轻教师接替了他主管业务工作。1960年4月，10多名被称为“革命力量”的学生提前3个月毕业，加入了领导班子。

在这支缺乏科研经验的新队伍的指挥下，来自北大化学系和少数生物系的约300名“革命师生”参加了这场科研大战，一大批连氨基酸符号都不知道的青年师生成为了胰岛素研究的“急先锋”和“主力军”。

在这些人看来，合成肽非常简单:“把两种肽倒在一起，它们就形成了一种新的多肽。”他们不问有没有反应，也不问具体是什么产品。就这样，北大进步神速，在1960年4月22日“合成了一条链”。

受北大群众运动的启发，1960年1月下旬，中国科学院生物化学研究所(上海)也开始抽调大量人员支援原来的两个课题组。经过一番苦战，他们于4月20日“合成了B链30肽”。

当这场科研“竞赛”进行得如火如荼的时候，复旦大学生物系进入[/k0/]。1960年1月30日，在上海市委的支持下，复旦大学生物系一个党支部的成员组织了六七十名师生，开始独立策划人工合成胰岛素。3月25日，为迎接全市工业大会的召开，他们组织120名师生边做边学，日夜参与合成。它的方法和北大的一模一样，不分离鉴定中间产物，只是一直走下去。所以复旦大学也在4月22日“完成了B链30肽”。

1960年4月19日至26日，中国科学院第三次会议在上海召开。会上出现了戏剧性的一幕:中国科学院生物化学研究所(上海)、北京大学化学系和复旦大学生物系向学部全体大会献礼，宣布初步合成了B链、A链以及B链和A链。

国务院副总理、国家科委主任聂，中国科学院院长郭沫若等出席会议的领导都异常激动。他们为所有相关人员举行了盛大的庆功宴，只留下生物化学研究所拆卸组的杜玉仓和张在实验室进行人工胰岛素A、B链的全合成，并要求一有结果立即上报。四天后，拆除小组还是失败了。复旦大学爆出好消息:他们首次获得具有生物活性的人工胰岛素！上海市长立即宣布了这一喜事。这一消息刺激了北京市委，他们向北京大学发出指示，要求后者研制“北京牌”胰岛素。因此，北京大学不得不在1960年5月1日“再次开辟第二战场”，成立新的B链组，大搞B链合成。

上海市委和北京市委的竞争给中国科学院党组带来了很大压力。1960年5月4日，中国科学院上海分院党委书记决定亲自挂帅任总指挥，组织生物化学所、有机化学所、药物所、细胞生物学所、生理研究所5个研究所进行“大兵团作战”。

上海市委和北京市委的竞争给中科院党组带来了很大的压力。1960年5月4日，中科院上海分院党委书记决定亲自挂帅，组织生物化学研究所、有机化学研究所、药物研究所、细胞生物学研究所、生理研究所等五个研究所开展“大兵团战役”。

在当晚的会议上，生化所党支部提出20天完成人工合成，支部党支部书记当即把时间缩短到半个月。有机社代理社长王佑随后表态:“半个月太长，一周之内应该完成。”就这样，在领导的严格要求下，科学院上海分院开始了群众运动。

5月5日，相关研究所共344人参加了这项工作。他们打破了原来“所、室、组”的正常建制，下辖几个“战斗群”组成混合编队。战斗群的领导都是年轻人，原来是组长的科研人员都改成了组员。他们还采用了一天两班的方法，许多人除了几个小时的睡眠时间外，其余时间都在试验床上度过。

毕竟人工合成胰岛素是基础科学研究。尽管有坚定的决心，那么多人忙了7天、15天、20天甚至一个月，还是没有达到当初的目标。50天后，人工合成的A链和B链“正式联手”，但“人A和人B”全合成并没有显示出生命力。随后的20天里，人工合成的A链被“人A天B”检测了三次，都没有活性。

生物化学研究所所长王英来一直不太欣赏这种研究方法。1960年7月底，他终于鼓起勇气向中科院领导反映了自己的想法，说人太多不好，专业不对口在里面起不了什么作用。他的建议被认真考虑，10月份参与人数下降到80人左右；到年底，生化所人才只有20人左右，有机所只有7人。

在支付了数百万元的昂贵学费后，科学院的“大兵团作战”终于偃旗息鼓。没过多久，北大也因资金枯竭、成果乏善可陈而宣布退出。与中科院相比，他们的情况要严重得多。3名学生在实验中被严重烧伤，60多名学生因工作和生活条件恶劣患上肺结核。复旦生物系也因为经费等问题，在1960年下半年停止了相关研究。

七八百名科技工作者和学生辛辛苦苦干了几个月。除了有机所留下少量产品做进一步提纯分析外，陆续整理出几篇论文，其他成果都当垃圾倒掉了。“大兵团战役”也因此变成了空。打造“中国”品牌胰岛素

“大兵团战役”惨败后，国家进入调整期。有机技术研究所的一些研究人员表示，他们将“敲锣打鼓”将这个项目归还给生物化学研究所，而生物化学研究所的大多数参与者都心灰意冷，希望下马这个项目。北大化学系的情况也差不多。

1961年，聂参观生物化学研究所时明确表示，我们要继续合成胰岛素100年。他说:“在我们这么大的国家，几亿人口，就几个人，一点钱，何乐而不为？去做吧，我们会承担很大的责任。”

就这样，合成胰岛素工作最终得以继续，队伍被精干到20多人，大多为早期的参与者，研究方式也恢复到了以前脚踏实地的状态。

曹天钦、沈善炯、王应睐、殷宏章、邹承鲁（自左至右）1961 年参加第五届国际生化会议时摄于莫斯科大学前。就这样，胰岛素合成工作终于得以延续，团队得以接触到20多人，多为早期参与者，研究方法也恢复到了之前的脚踏实地的状态。1961年，曹、申善炯、王英来、和(从左至右)在莫斯科大学前参加第五届国际生化大会。

在国家科委的合作下，1963年下半年，北京大学化学系和中国科学院有机化学与生物化学研究所又开始酝酿合作。吸取了上次的教训，他们一致认为:“上海的胰岛素不行，北京的胰岛素不行，中国的胰岛素也不行。”"

1964年初，在邢教授的带领下，北京大学化学系的吕德培、李崇禧、石朴涛、季、叶云华等五位老师赴沪，开始与有机技术研究所的王佑、徐杰成、张等人合作。它们共同负责胰岛素A链的合成。在生化所，牛景毅、龚月婷等人继续合成胰岛素B链的同时，拆解团队还在努力提高重组活性。

他们先后于1964年8月和1965年5月拿到了链B和链A。1965年中期，当A链已经积累到100mg时(此时B链已经积累到5g)，杜玉苍等人开始做全合成实验。令人惊讶的是，注射了合成产品的老鼠并没有因为抽搐而跳起来。

1965年9月3日，杜玉仓等人再次尝试人工A链和人工B链的全合成实验，将产品放入冰箱冷藏14天。9月17日上午，来自北京大学生物化学研究所、有机化学研究所和化学系的研究人员齐聚生物化学研究所。这次会成功吗？

当杜玉仓手里高高举起滴管走出实验室时，人们终于看到了他为之努力多年的成果——全合成牛胰岛素的晶莹结晶！"那是一个激动人心的时刻，无法用语言来形容。"30多年后，80岁高龄的邹承鲁先生仍满怀激情地回忆。

经过6年9个月的努力，中国科学家终于首次实现了人工胰岛素结晶！

◎来源|中国青年报(有删减)