1966年12月24日
《人民日報》頭版頭條登出了
這樣一條消息
↓↓↓
這是我國科學家
耗時6年零9個月的成果
是人類歷史上首次
人工合成牛胰島素
你也許不知道
這項研究計劃最早
是在上海被提出的
屬於國家機密研究計劃
計劃代號「601」
意為60年代第一大任務
它還曾兩度與諾貝爾獎擦肩而過
今天,小紅(ID:hszs1921)
就帶你回到上世紀60年代
回到那段七年磨一劍的日子
……
國家機密研究計劃代號「601」
「100年也要搞下去!」
胰島素是一種蛋白質激素,能控制人體的血糖。在人和動物的胰臟中,有一種呈島形的細胞,這種細胞分泌一種激素蛋白質,在人和動物體內起調節血糖代謝的生理功能。
缺少這種激素,糖的利用發生障礙,血糖就會升高,就會得糖尿病。如果這種激素過多了,血糖過分低,就會引起抽搐以至死亡。這種激素就是胰島素。
1956年,周恩來在政協二屆二次會議上明確提出,向科學事業進軍的號召。同年,中央政府明確制定了1956年到1967年的12年科技發展遠景規劃。科學界的研究員們都卯足了勁,要放出一顆「科學衛星」,向世界證明,我們中國有人才。
1958年6月,位於上海市嶽陽路320號的中國科學院生物化學研究室所的會議室裡,在所長王應睞的主持下,9位科學家濟濟一堂,討論所裡下一步要研究的重大課題。
在這個有鄒承魯、曹天欽、沈昭文、鈕經義、王德寶、周光宇、張友端、徐京華等9人參加的高研組討論會上,大家的討論非常熱烈,一個個提議被提出,但又一個個被否定。突然,不知是誰喊出了這麼一句話:「合成一個蛋白質!」七嘴八舌的聲音一下子停了下來,大家都被這一提議所吸引了。
20世紀50年代,蛋白質是世界生物化學領域研究的熱點。胰島素是當時唯一闡明化學結構的蛋白質,1955年英國化學家桑格完成了胰島素的全部測序工作,並因此獲得1958年諾貝爾化學獎。然而,限於當時的科學技術條件,想人工合成牛胰島素非常困難,國際權威學術刊物《自然》甚至發表評論文章斷言:「合成胰島素將是遙遠的事情。」
1958年12月21日,中科院生物化學研究所正式確定了人工合成牛胰島素的課題。
到上世紀60年代,人工合成胰島素項目被列入1959年國家科研計劃,國家機密研究計劃代號為「601」,意為60年代第一大任務,黨和國家領導人親自關心過問。1961年,國務院原副總理聶榮臻到生化所視察時曾表示:「你們做,再大的責任我們承擔,人工合成胰島素100年也要搞下去。」
設備簡陋、團隊年輕
一切靠自己,七年磨一劍
人工合成胰島素,首先要把胺基酸按照一定的順序連結起來,組成A鏈、B鏈,然後再把A、 B兩條鏈連在一起。這是一項複雜而艱巨的工作。
1959年1月,「601工程」正式啟動,參加的科研人員來自中科院生化所和有機所,以及北京大學、復旦大學等單位。
合成胰島素所需的17種胺基酸,都需要進口,可當時中國除了製造味精之外,沒有製造過任何形式的胺基酸。在項目開始的前一年,中蘇關係惡化,蘇聯援華專家被撤走;而西方國家也對新中國進行技術封鎖,從技術上卡我們的脖子;從香港購買胺基酸,1克需外匯100多元人民幣……
想要合成胰島素,我們需要成噸的胺基酸。一切都必須靠自己!科學家們「赤手空拳起家」,因陋就簡,在一座老的大樓屋頂上搭起一個棚,自己生產胺基酸。有些試劑毒性非常強,就戴上防毒面具去幹。
在前期試驗基礎上,1959年中科院上海生化所抽調技術骨幹,建立了大約30人的東風試劑廠,保證了合成胰島素的原料供應。事實證明,自己建廠的決定是正確的:建廠一年就為國家節約了幾十萬元外匯,而當時整個上海生化所一年的研究經費只有100萬元。1966年以後,東風試劑廠每年可以上交給國家二三百萬元。
中國科學院生物化學研究所的研究人員做胰島素A、B鏈拆合
為了摸索合成路線,生化所兵分五路,根據專家特長分別做有機合成、天然胰島素拆合、肽庫及分離分析、酶激活和轉肽研究。經過實踐,後三條路線被否定,大家再集中於一、二兩條路線和分離分析工作。僅僅用了一年時間,他們就成功拆合了天然胰島素,將胰島素B鏈的所有30個胺基酸分別連接成了各種合成肽,最長已達到10個胺基酸的長度。更重要的是,他們還確定了全合成胰島素的研究策略,即採用先分別合成A、B兩個肽鏈,然後進行組合合成的路線。
這樣的結果令人大受鼓舞,有關方面開始組織人工合成胰島素的科研群眾運動——「大兵團作戰」。當時,僅在中科院上海分院,就集中了五家研究所300多人的科研隊伍。但此後,「大兵團作戰」因收不到預期效果被叫停。
後來,中國科學院經過深入調研,決定把原本幾百人的團隊精簡為20人左右,事實證明,這樣一來合成牛胰島素的工作效率大幅提高。
全合成胰島素研究組成立之初的人員。前排中為王芷涯(支部書記);中排左4鈕經義,左5鄒承魯,左6曹天欽,左7沈昭文;後排右1許根俊,右2張友尚,右5龔嶽亭,右6張申碚
1963年,中科院生化所、有機所和北京大學三家單位重新啟動協作,生化所合成B鏈,有機所和北京大學合作做A鏈。北京大學還從最初的研究羊胰島素A鏈改做牛胰島素A鏈,以便能實現協同。
隊伍精簡之後,很快振奮人心的捷報傳來:牛胰島素A鏈和B鏈被成功合成。這標誌著人工合成牛胰島素的研究工作進入到了最後階段——A鏈和B鏈成功連接,將產生出與天然牛胰島素相同的蛋白質。
1965年9月3日,A鏈與B鏈的人工全合成實驗完成。合成物冷藏14天後,1965年9月17日清晨,科學家們採集了一份樣品,放在高倍顯微鏡下,一個個完美的六面體結晶體晶瑩透明,像寶石一樣在溶液中閃閃發光,這就是預想中的完美結晶!
1965年9月17日,中國首次人工合成了結晶牛胰島素。這是當時人工合成的具有生物活力的最大的天然有機化合物
經小白鼠試驗,小白鼠出現了抽搐反應,證明了合成物具有生物活性。
成功了!整個實驗室,在場的全部人都歡呼起來,情不自禁地擁抱、慶祝!
兩度與諾貝爾獎擦肩而過
從1958年12月正式立項至1965年9月觀察到結晶,人工合成牛胰島素的工作前後歷時近七年,中國科學家們始終秉持科學精神,終於取得了成功,合成了世界上第一個蛋白質。
1965年11月,人工全合成牛胰島素這一重要科學研究成果首先以簡報形式發表在《科學通報》雜誌上;1966年3月30日,全文發表。該研究被譽為「前沿研究的典範」,並於1982年榮獲國家自然科學獎一等獎。
略有遺憾的是,這項研究曾兩次與諾貝爾獎擦肩而過。
第一次是在研製過程中——
人工合成胰島素的關鍵科學問題之一是「三對二硫鍵能否正確連接形成有活性的蛋白質構象」。
1959年,「601工程」開始幾個月之後,鄒承魯領導的小組首先實現了天然胰島素的拆合,為人工合成牛胰島素的研究解決了第一個關鍵問題。1960年1月,在全國第一次生化學術會議上,鄒承魯小組的年輕科學家杜雨蒼代表全組發表了天然牛胰島素拆合的研究成果。由於當時保密需要,這個重大研究成果沒有在國際上發表。
1961年,美國科學家安芬森完成了核糖核酸酶的二硫鍵的拆合,因此而獲得了1972年諾貝爾化學獎。中國科學家們進行的研究,其實比安分森研究的難度更高,進展更大,取得成果時間更早。
第二次則是在研究成果發表後——
中國科學家採取人工方法成功合成牛胰島素的研究成果一經公布,立即在國際上產生了重要影響,不少國際知名研究機構和著名科學家給予高度評價。
1973年底,楊振寧致函中科院郭沫若院長,稱自己準備提名生化所、有機所和北京大學代表各一人合得1974年諾貝爾化學獎。但出於種種原因,中科院和外交部當時拒絕了這一好意。
1978年,楊振寧再次向鄧小平表示,自己願意為胰島素合成提名諾貝爾獎。同年,美籍華裔邏輯學家王浩也作出相同提議;而瑞典皇家科學院諾貝爾化學獎委員會寫信給生化所所長王應睞,也要他推薦諾獎候選人名單。
1979年1月,鄧小平會見諾貝爾獎金獲得者美籍物理學家楊振寧
此時改革開放剛剛起步,中國人已經開始重視諾貝爾獎。中科院當年年底專門召開了一次「胰島素人工全合成總結評選會議」,在無記名投票選出鈕經義、鄒承魯、季愛雪、汪猷四名代表後,考慮到每個單項獎的獲獎人數不多於3人,又考慮到「聯邦德國、美國在胰島素人工合成方面也取得較好成績,有可能此獎將由兩國或三國科學家共同獲得」,最終決定由鈕經義代表全體研究人員申請諾貝爾獎。
鈕經義代表中國人工合成牛胰島素團隊,參評1979年諾貝爾化學獎
然而遺憾的是,胰島素合成工作最終還是沒能獲獎,但跟傳說中的候選人數太多沒什麼關係。
傳承「胰島素精神」
張友尚,中國科學院院士,當年參與了分離純化重合成胰島素工作。據他回憶,1959年這項工作就已完成,由於它關係到人工合成胰島素的路線並未立刻發表,直到加拿大學者報導了類似工作後,才不得不在1961年公開發表。
「在人工合成胰島素的研究工作中,有太多默默奉獻的無名英雄。」張友尚說:「西方國家感到迷惑不解,為什麼在科學還比較落後的中國能做出這樣的工作。一個重要的因素是所有參加這一工作的人能夠取長補短、密切合作,再加上領導者的精心組織,因而能發揮團隊精神,在集體中充分發揮出每個人的聰明才智。」
用於人工合成牛胰島素的實驗裝置的復原品
陳常慶,中科院上海生科院生化所研究員。進入合成牛胰島素的科研團隊時,他只有24歲,剛剛研究生畢業。
據他回憶,當時整個團隊非常年輕,領導項目的鄒承魯、鈕經義等後來人們眼中的大師,當年也只有30多歲,而下面的科研團隊更是由20多歲的年輕人組成,技術員裡還有不少中學生。
簡陋的設備、年輕的團隊,最後這個項目能夠取得成功,最關鍵的就是有好的科學想法,有敢於挑戰「不可能」的勇氣。陳常慶說,無論儀器先進與否,最好的科學想法,永遠是做出傑出科研工作的靈魂。
王應睞先生曾說:「我們不搞生化所的人工結晶牛胰島素,也不搞這個單位的、那個單位的,我們要搞中國的。」就是因為有這樣一批科學家不計名利,一心為事業,為了把這件事情做成,才有了這項成果。
2015年時,中科院院長白春禮曾在寫給「紀念人工全合成結晶牛胰島素50周年」的寄語中提出,要發揚「胰島素精神」,敢啃硬骨頭,敢於攻堅克難,勇於追求卓越,善於協同創新。
中科院黨組原副書記郭傳傑對此深表認同。「人工合成結晶胰島素展示了中國科學家曾經擁有的問鼎世界科學高峰的自信和能力。」他說,「今天,優秀的科學人才不知多出了多少,科研經費和條件不知優越了多少,卻少有舉世矚目的重大科學成就。這使得『胰島素精神』彌足珍貴。」
在中科院院士、中科院上海有機化學研究所所長丁奎嶺看來,在牛胰島素的合成工作中,中國科學家在特殊時期對待科學的態度以及科學精神也得到凸顯,特別是他們對待科學研究嚴謹的態度,值得敬佩與學習。
來源:紅色之聲(ID:hszs1921)綜合人民日報、解放日報、文匯報、澎湃新聞、中國科學報、中國醫學論壇報、湖北衛視等
編輯:小能手、ivy
審稿:張海盈