【紀(jì)念牛胰島素50周年】徐杰誠：關(guān)于“結(jié)晶牛胰島素合成”研究工作的幾點(diǎn)體會
編者按：1965年9月，中國科學(xué)院生物化學(xué)研究所（生化所）、中國科學(xué)院有機(jī)化學(xué)研究所（有機(jī)所）、北京大學(xué)成功協(xié)作完成人工全合成結(jié)晶牛胰島素。這也是世界上第一次人工全合成了與天然胰島素分子相同化學(xué)結(jié)構(gòu)并具有完整生物活性的蛋白質(zhì)。這標(biāo)志著人類在認(rèn)識生命、探索生命奧秘的征途中邁出了關(guān)鍵性的一步，開辟了人工合成蛋白質(zhì)的時(shí)代，在生命科學(xué)發(fā)展史上產(chǎn)生了重大的意義與影響。
春華秋實(shí)五十載，值此人工全合成結(jié)晶牛胰島素50周年之際，特別刊登由上海有機(jī)所的科學(xué)家們撰寫的紀(jì)念這段重大歷史事件的文章，以宣傳老一輩科學(xué)家們以天下為己任和自力更生、艱苦奮斗的科學(xué)精神，激勵當(dāng)今科技工作者以自主創(chuàng)新的志氣和勇氣取得無愧于這個(gè)偉大時(shí)代的更大的科技成果。
徐杰誠(1933—)，研究員。1957年起在中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所攻讀研究生，畢業(yè)后進(jìn)上海有機(jī)所工作。多年從事肽化學(xué)領(lǐng)域研究，在多肽激素的釋放因子、神經(jīng)多肽以及多肽模型作為模擬酶的設(shè)計(jì)方面做出重要成績，特別是在人工合成牛胰島素A鏈全合成最后方案設(shè)計(jì)和實(shí)際合成工作中發(fā)揮重要作用。
1、胰島素合成課題的提出充分體現(xiàn)了敢想敢干和力爭創(chuàng)新的精神
胰島素課題的提出是在50年代末60年代初。黨號召我們向科學(xué)進(jìn)軍，大家都懷著革命激情，大干快上希望能在盡可能短的時(shí)間內(nèi)攀登世界科學(xué)高峰。胰島素的合成就是在這種情況下提出來的，它的提出充分體現(xiàn)了敢想敢干的革命精神和在科學(xué)事業(yè)上力爭創(chuàng)新的精神?；仡櫼幌庐?dāng)時(shí)國內(nèi)外在多肽和蛋白質(zhì)合成上的情況，我們對上述觀點(diǎn)就不難理解了。
50年代末，國際上在催產(chǎn)素合成的促進(jìn)下，對加壓素、促黑激素和促腎上腺皮質(zhì)激素等多肽激素的肽片段合成逐步開展。但當(dāng)時(shí)合成的最高水平僅為13肽。而國內(nèi)則只有模仿國外合成催產(chǎn)素的經(jīng)驗(yàn)。胰島素是小的蛋白質(zhì)，由51個(gè)氨基酸構(gòu)成，在分子內(nèi)有三對二硫鍵，要合成胰島素，不僅首先要合成A鏈(21肽)與B鏈(30肽)，而且要解決三對二硫鍵的正確連接。當(dāng)時(shí)國外學(xué)者曾經(jīng)將還原拆開硫硫鍵而全部失活的產(chǎn)物進(jìn)行重氧化，試圖重新恢復(fù)活力，但都未成功。這也是能否合成胰島素的關(guān)鍵問題。再者，要合成胰島素需要大量的氨基酸和化學(xué)及生物試劑，我們都不能生產(chǎn)。合成多肽的技術(shù)及產(chǎn)物的分離分析手段也不具備。就是在這樣的基礎(chǔ)上，我國的科學(xué)工作者都敢于提出這一攀登世界高峰的目標(biāo)，要在世界上首先合成蛋白質(zhì)。因?yàn)樗麄儓?jiān)信有黨的正確領(lǐng)導(dǎo)，有社會主義制度的優(yōu)越性，我們只要發(fā)揮自己的主觀能動性，破除迷信、解放思想，就能創(chuàng)造人間奇跡。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，是沒有現(xiàn)成道路可走的，沒有現(xiàn)成方法可遵循。要自己探索道路，不斷發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用新的方法與技術(shù)，不斷改革與創(chuàng)新。正是經(jīng)過不斷的探索與改進(jìn)，經(jīng)過無數(shù)次失敗才取得成功。以A鏈21肽合成為例，開始我們選擇5+16方案合成A鏈的同時(shí)，選擇甲基作為羧基保護(hù)基。但是經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐證明，5+16的合成方案不理想，因?yàn)閮蓚€(gè)片段差別太大，縮合活性不一樣，如果16肽反應(yīng)不完全則不易去除，甲基作為羧基保護(hù)基在脫除時(shí)易產(chǎn)生副反應(yīng)。總結(jié)了失敗教訓(xùn)，毅然決然地改變路線，從頭再來，最后取得A鏈的合成成功。整個(gè)胰島素的合成工作，就是這樣不斷探索創(chuàng)新，總結(jié)失敗教訓(xùn)，改正方案，通過實(shí)踐達(dá)到最后成功。
2、敢想敢干的革命精神與嚴(yán)肅認(rèn)真、踏實(shí)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度相結(jié)合
通過胰島素工作，我也深深地體會到科學(xué)研究工作單有敢想敢干的革命精神是不夠的，還必須與嚴(yán)肅認(rèn)真、踏實(shí)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度相結(jié)合。否則，理想只能是空想。胰島素的合成成功就是通過大量艱苦的科學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的。比如，A鏈的合成包括65步反應(yīng)(失敗的、探索的不計(jì)在內(nèi))。這是經(jīng)過無數(shù)次反反復(fù)復(fù)的實(shí)驗(yàn)、失敗、改進(jìn)、再失敗、再改進(jìn)而最后確定下來的。舉例來說，A鏈中4、5位的2肽(Glu-Gln)的合成，我們就嘗試過許多種不同的保護(hù)基與縮合方法，最后才找到合適的方案。為了檢定每步縮合產(chǎn)物的純度，每一個(gè)中間體都要通過元素分析、層析、電泳、旋光測定、酶解及氨基酸組成分析，其中任何一項(xiàng)分析指標(biāo)達(dá)不到，都要進(jìn)一步提純后再進(jìn)行分析，力求全部通過。當(dāng)時(shí)我們戲稱這叫“過五關(guān)、斬六將”。因?yàn)槲覀兩钌疃茫茖W(xué)實(shí)驗(yàn)來不得半點(diǎn)馬虎。如果不是這樣嚴(yán)格要求與把關(guān)，我們就不可能獲得最后成功。胰島素全合成的近200步反應(yīng)中，任何一步的產(chǎn)物不純，都會影響到以后的合成。正是基于這種認(rèn)識，很多實(shí)驗(yàn)我們都反復(fù)進(jìn)行多次，像A、B鏈的全合成就重復(fù)了近30次，直到認(rèn)為滿意為止?？茖W(xué)研究工作就應(yīng)有這種不怕困難、百折不撓的精神。
3、學(xué)習(xí)與吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，但不崇洋媚外，堅(jiān)持走自己的道路
自然科學(xué)是無國界的，科學(xué)研究成果應(yīng)服務(wù)于全人類。與國外相比，我們的自然科學(xué)還處于較落后水平，國外有許多先進(jìn)方面值得我們學(xué)習(xí)與借鑒，但我們絕不能妄自菲薄，更不能崇洋媚外，要堅(jiān)持走自己發(fā)展科學(xué)的道路，胰島素的合成工作就是這樣做的。上面我們已經(jīng)提到，在胰島素選題時(shí)，國際上在多肽合成方面也處于低水平，二硫鍵的拆分與重組也缺乏成熟經(jīng)驗(yàn)。只是到了1963年美國和西德才相繼報(bào)道了胰島素合成的初步結(jié)果，但活力很低(1%以下)。所以，無論是大肽縮合方法還是二硫鍵的拆分與重組，我們工作開始時(shí)沒有現(xiàn)成的、成熟的方法可遵循。但我們沒有被困難所嚇倒，也不受洋框框的束縛，而是通過不斷摸索與實(shí)踐，解決了合成中許多關(guān)鍵問題，獲得最后成功。在工作開始時(shí)，我們的條件非常差，大部分的氨基酸與化學(xué)試劑都不能生產(chǎn)。但胰島素合成工作的需要帶動了我國氨基酸和相關(guān)化學(xué)試劑的生產(chǎn)。
我們既不因循守舊、崇洋媚外，但也不排斥國外先進(jìn)的東西，注意吸收先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，為我所用。例如在A鏈合成中，原先我們是選用甲基作為側(cè)鏈羧基的保護(hù)基，但通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)甲基保護(hù)基有很大缺點(diǎn)，在用堿脫除時(shí)發(fā)生嚴(yán)重副反應(yīng)，因而導(dǎo)致合成的A鏈純度不高，與B鏈重組的活力亦較低。分析這種原因之后，通過文獻(xiàn)調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)國外已經(jīng)改用叔丁基作為側(cè)鏈羧基的保護(hù)基，可以減少副反應(yīng)。因而，我們決定改變保護(hù)基，用叔丁基替代甲基，重新合成A鏈，這樣合成的A鏈純度大大提高，與B鏈重組的活力亦大大提高。
4、發(fā)揮人的主觀能動性，個(gè)人利益服從于集體利益
胰島素的合成成功和其他科學(xué)研究一樣，與客觀環(huán)境相比較，人的因素更重要，人的主觀能動性是決定因素，我們自身的思想革命化是科學(xué)研究能夠取得成功的關(guān)鍵因素。只有把科研工作與國家利益、祖國的榮譽(yù)聯(lián)系起來，把為國爭光放在第一位，不計(jì)較或少計(jì)較個(gè)人名利與得失，才會始終精神飽滿，勇挑重?fù)?dān)，作出成績。當(dāng)年參加胰島素工作的大部分都是年輕人，每個(gè)人也都會有名與利的問題。但是在黨的教育下，在革命環(huán)境的熏陶下，絕大多數(shù)人都能以國家利益、集體利益為重，服從分配，從不挑挑揀揀，討價(jià)還價(jià)，那時(shí)有什么獎金等物質(zhì)刺激。主要是組織大家學(xué)大慶，學(xué)大寨，學(xué)解放軍。突出政治、不斷思想革命化。工作進(jìn)行中還組織去參觀農(nóng)業(yè)先進(jìn)單位，下廠家勞動、學(xué)習(xí)等。這些都是我們工作能取得成功的重要保證。所以，我認(rèn)為，在科研工作中我們不摒棄物質(zhì)獎勵，但物質(zhì)獎勵不應(yīng)成為唯一手段，重要的還是精神因素。胰島素合成工作的過程中，并不是一帆風(fēng)順，也碰到不少困難出現(xiàn)過低潮，甚至面臨“下馬”形勢。但正是由于黨的正確領(lǐng)導(dǎo)和科研人員的革命精神，大家才能不斷克服困難，堅(jiān)持下去，直到取得最后成功。由此，我也體會到，在科研工作中也要切忌急功近利，科學(xué)研究上是沒有平坦道路可走的，只有堅(jiān)持正確方向，不怕困難，持之以恒，才能取得最后勝利。工作中患得患失，急于求成，一遇困難就知難而退，半途而廢，這樣是永遠(yuǎn)也做不出成績的。
在胰島素的合成工作中，特別是在有機(jī)所承擔(dān)的A鏈合成工作中，我們應(yīng)該特別提到原所長汪猷先生的重大貢獻(xiàn)。他作為胰島素協(xié)作組的領(lǐng)導(dǎo)之一，具體領(lǐng)導(dǎo)A鏈的合成工作。他的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，對工作一絲不茍、嚴(yán)格要求的作風(fēng)都給我們以深刻的影響，也是我們工作取得成功的關(guān)鍵。僅舉幾例：他對每項(xiàng)工作都嚴(yán)格要求，在A鏈合成中的每個(gè)化合物都要求通過各種分析手段以證明純度，如有達(dá)不到純度要求的，一定要從頭再來，前面提到的所謂每個(gè)化合物要“過五關(guān)、斬六將”就是他對工作人員的具體要求。他有堅(jiān)韌不拔的革命精神，他認(rèn)為是對的就一定堅(jiān)持下去，絕不動搖。胰島素工作的整個(gè)過程中也出現(xiàn)過低潮，特別在三年自然災(zāi)害期間，刮起了一股下馬風(fēng)，工作幾近停止，人員一再減少，但他一直堅(jiān)持不動搖，不受干擾，表示即使一個(gè)人也要做下去。他對待工作極端認(rèn)真負(fù)責(zé)。胰島素工作初期突擊階段，有機(jī)所近2/3人員都投入，大家不分白天黑夜大干，他作為領(lǐng)導(dǎo)也和大家一起，每天都要具體研究分析問題，廢寢忘食，身先士卒深入工作實(shí)際。正是在他這種精神鼓舞和帶動下，全體工作人員也是全身心投入工作，取得了豐碩成果。
胰島素全合成工作雖然已經(jīng)過去近40多年，但它在我國科學(xué)研究上的影響是永存的。當(dāng)前在我國社會發(fā)展一片大好形勢下，在黨中央科教興國戰(zhàn)略指引下，我們科技工作者更應(yīng)奮發(fā)圖強(qiáng)，貢獻(xiàn)自己的智慧與力量，爭取在較短時(shí)間內(nèi)改變我國科技水平仍較落后的現(xiàn)象。
本文原發(fā)表于《院史資料與研究》2000年第5期
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