结晶牛胰岛素的合成

结晶牛胰岛素的合成

1965年9月，中国学者首先在世界上成功地实现了人工合成具有天然生物活力的蛋白质——结晶牛胰岛素。这项成果表明，新中国学者使人类在认识生命、揭示生命奥秘的历程中向前迈进了一步。

结晶牛胰岛素的人工合成是新中国第一个居世界领先水平的基础理论研究成果。该项目在1958年最初提出时，国内在开展这方面的研究上存在很大的困难。胰岛素分子是由21肽的A链和30肽的B链这两条肽链通过二硫键连接起来的，而肽链又是由多种氨基酸以肽键形式连接组成的，但当时在国内，除了谷氨酸外，还不能生产任何氨基酸，并且也没有合成多肽经验，一切都得从零做起。然而，来自中国科学院上海生物化学所、上海有机化学所、北京大学等单位的学者在王应睐、邹承鲁、钮经义、汪猷、邢其毅等学科带头人的领导组织下，历经8年的艰苦努力，终于攻克了胰岛素A及B链的拆合关、A链和B链的合成关等一道道难关，最终完成了牛胰岛素的全合成。

中国学者成功合成有生物活性牛胰岛素的工作公布于世后，立即引起了国际科学界的高度重视。1982年，该成果荣获中国国家自然科学一等奖。

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我们是赢家

1963年底，美国Katsoyannis实验室宣布他们已合成具胰岛素活性的物质。1964年前后，德国ZaH_n实验室宣布自己完成了胰岛素的全合成。

1965年9月17日，我国科学家初次得到人工胰岛素结晶。

自然科学不像社会科学，不能只宣布一个结论，而是要发表文章谈关键问题是怎么解决的。

我们做得最仔细，我们的证据最强，我们最早发表全合成论文。我们确实可以毫不犹豫、当之无愧地光荣宣称：我国在世界上第一次人工合成了胰岛素！

但Katsoyannis等人也的确有资格不服气，因为他们基本上是个人单独研究，而我们动用了全国的力量。

1965年9月17日这一天，中国科学家极其兴奋地拿到了人工胰岛素的结晶。一年多以后，在毛泽东生日的第二天，《人民日报》发表社论，宣布“我国在世界上第一次人工合成结晶胰岛素”。为什么在胰岛素前面要加“结晶”两字？是不是我们底气不足，不敢宣称是自己最早合成了胰岛素？

一、德、美都说自己是No．1

带着这个问题，记者咨询了多位参与了此项工作的科学家。当年领导过胰岛素拆、合工作的邹承鲁院士说：“这是因为德国科学家在较早的时候，大概是1963年、1964年吧，发表了一个简报，说他们已经合成了胰岛素。但他们的产物没有纯化，没有结晶，所以我们加了‘结晶’二字以示区别”。

德国的相关研究由亚琛羊毛研究所（Deutsches Wollfforschungs Institute，Aachen）的Helmut ZaH_n教授领导。据其学生Dieter Brandenburg回忆，他们“在1962年时合成了胰岛素的A链，1963年时合成了胰岛素B链，1963年快结束时把人工A、B链结合了起来”。同年12月，他们在《环境保护报》（Zeitschrift Für Natürschung）上发表了一条短讯，宣布自己完成了羊胰岛素的全合成。1964年7月3日，ZaH_n在哥廷根举行的马克斯－普朗克分子生物学讨论会上发表演说，宣布了同样的消息。该消息被收录入1965年的《生物化学年鉴》（Annual Review of Biochemistry），被认为是1964年多肽和蛋白质合成领域最重要的成就。1964年7月底，他们在纽约举行的第六届国际生化大会上又宣布了这个消息。但他们所得产物生物活性很低，只有0．2%～1%。

在1965年前宣布自己已完成胰岛素合成的还不止德国一家。美国匹兹堡大学医学院生物化学系的Panayotis G．Katsoyannis副教授也于1963年11月25日在哈佛大学举行的蛋白质基金科学发布会上宣布他已合成具有胰岛素活性的物质。他没有说出活性比的具体数值，甚至也没有说出活性比的级别，因为相关测定还正在多伦多进行，有关数据还根本没有得出。他还于1964年在伦敦一国际研讨会上宣布了同样的消息。

二、我们才是真正的赢家

从宣布的时间上看，似乎是美国、德国的科学家最早完成了胰岛素的合成。但我国的相关科学家完全不同意这种提法。在胰岛素拆、合工作中有重大贡献的杜雨苍研究员说：

“美国人（Katsoyannis）……开记者招待会，说自己已经合成了胰岛素，我们拿他发表的文章一看，他根本连大肽的合成都没有完成，他哪里来的胰岛素？A、B链都还没有，他拿什么连……关键性的文章没有发表，他前面说的话是没有什么根据的。自然科学不像社会科学，不能光讲我想什么什么，我有一个什么观点，把一个结论、一个看法发表就可以了，不能向媒体宣布一个消息就算完成了。自然科学不是这样的……宣布前必须要谈关键问题是怎么解决的，必须要有一篇一篇正式的论文发表……从后来的工作来看，许多关键大肽的合成他后来还是做了，而且用的是我们的方法。他用我们的方法来做，做出来了，有一定的活力，但那是以后的事。”

邹承鲁院士也说：“退一步讲，就算那时他（Katsoyannis）做出来了，他也没有正式发表论文，而国际上是以发表论文为准啊。”

其实从宣布时间上看，我国也没落后于美、德两国，因为我国早在1960年就已经宣布过胰岛素合成的完成。据中科院上海生化所相关档案记载，1960年4月28日，复旦大学生物系有关实验室就曾声称自己已经合成了人工胰岛素。这项“成就”很快引来了全国各地大批参观者，并被拍成电影放映。对此工作颇有研究的美国学者Wai－ling Vivian Tsui还介绍说，没过多久，上海市市长在上海市最大的公共集会场所——人民广场——向人们宣布了这项“成就”。

当然，复旦大学生物系当时并没有真正成功，他们的检测方法不正确，同年6月底科学院的有关专家就指出了这点。

虽然在检测产物的活性时并没有犯和复旦大学生物系相同的错误，但德、美两国的相关实验室也很难说自己真正成功了。他们的产物未能提纯，不能结晶，检测到的活性极低，实验过程可重复性极差——他们自己也难以重复，所以在宣布之后还在更换合成路径。

但我们也不能走到另一个极端，说他们当时是在讲假话，至多只能说他们有点鲁莽。他们之所以这么做，确实是因为合成胰岛素的难度太大，在判断是否完成了合成方面确实存在相当大的困难；同时各国实验室间的竞争太激烈，发表时间稍微推迟一点，就可能落到别国的后面。

我们在这方面是吃了大亏的。由于当时我国特别强调原创性研究必须对外保密，强调一定要尽力保证是我们国家的科学家最先得到研究的最终成果，所以我国科学家没能在1959年及时发表天然胰岛素A、B链的拆开、重新合成胰岛素、产物的结晶等重要阶段性成果，结果别国科学家在我们之前发表了相同或类似的成果，把优先权和相应的荣誉抢了过去——A、B链的拆开由Bailey于1959年在美国《生化杂志》（J．B．C．）上最先发表；重新合成由加拿大科学家Dixon和Wardlaw于1960年在《自然》（Nature）杂志上最先发表；美国科学家C．B．Anfinsen等人于1960年发表了一项与天然胰岛素拆、合、重结晶类似的、相对而言较为简单的工作，即核糖核酸酶的二硫键的拆开和重新连接恢复酶活性因此而获得了1972年的诺贝尔化学奖。

但在胰岛素合成的最后冲刺阶段我们还是取得了胜利。这点国际上确实是承认的。据B链合成功臣龚岳亭院士回忆，在1966年4月举行的华沙欧洲生化学会联合会议上，我国的人工合成胰岛素工作成了参加会议的科学家们的中心话题，“美、英、法、意、荷、比、挪威、瑞典、芬兰、奥地利等国的著名科学家都祝贺我们取得了伟大成果。”时隔不久，瑞典皇家科学院诺贝尔奖评审委员会化学组主席A．Tiselius教授来到中国参观了中科院生物化学研究所，对在场的中国科学家说：“你们第一次人工合成胰岛素十分令人振奋，向你们祝贺。美国、瑞士等在多肽合成方面有经验的科学家未能合成它，但你们在没有这方面专长人员和没有丰富经验的情况下第一次合成了它，使我很惊讶。”据邹承鲁院士回忆，ZaH_n教授本人曾当面向我国相关科学家承认是我们取得了这场国际竞赛的胜利。不但如此，“他还多次在国外公开场合也这么说”。美国的科学界也承认中国科学家是这场竞赛的赢家，他们在1966年7月的《科学》（Science）杂志上载有数页长的评论，介绍中国人工合成胰岛素领先于美、德两国这件事。

但Katsoyannis一直不承认最后的胜利者是中国人。他确实承认自己在结晶工作上落后于中国的竞争者，可他同时认为结晶不过是“糕点上的糖霜”，对于确定产物的身份并不关键。他本来可以做，事实上在1966年我国的全合成论文发表后也确实做出来了，但觉得这种工作不过是按“菜谱烹饪”，没什么意思，所以他以前不屑做，但他的这种辩白是苍白无力的。因为20世纪五六十年代，大家公认做出结晶是最后确定合成物身份的关键指标，只有在做出结晶后才能确认最终得到了胰岛素。

我们国家最早做出了人工胰岛素结晶！其形状和天然胰岛素结晶完全一致，生物活力也和天然胰岛素基本相当。时年年届九十的邢其毅院士一提到此事就非常兴奋，指着人工全合成胰岛素结晶照片对记者说：

“你看，我们最重要的东西——我们后来每次报告时都提到它——就是这几块结晶。这是无价之宝，国外的那两家，不管是德国的还是美国的，都没有照出这样一张照片出来。”

除结晶外，我们还有其他非常强硬的数据。在A链合成中有重大贡献的徐杰诚研究员回忆说：

“在胰岛素合成过程中，我们得到的每一个中间体都要通过元素分析、层析、电泳、旋光测定、酶解及氨基酸组成分析，其中任何一项指标达不到，都要进一步提纯后再进行分析，力求全部通过。当时我们戏称这叫‘过五关、斩六将’。”

我们做得最仔细，我们的证据最强。我们确实可以毫不犹豫、当之无愧地光荣宣称：我国在世界上第一次人工合成了胰岛素！

三、德、美也难说是输家

但Katsoyannis也的确有资格不服气，其实ZaH_n同样也可以不服气。他们只是出于个人的科学兴趣，才领导少数几个人并和少数几个人合作进行这项研究。而我们把这项工作当重大政治任务来抓，关心者不但有相关科学家，还有北京、上海的市长，国家科委的主任，中华人民共和国的总理；参与工作的研究人员也远远多于他们。他们得担心科研经费问题，而我们有国家为后盾，根本无须考虑相关花销。对于必需的合作，他们主要凭私人交情进行；而我们可以动用而且确实动用了行政命令。