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.

他们的身影，让我们难忘******

　　回望2022演艺行业，可谓是悲喜交加，充满戏剧性的一年。这一年，既有德艺双馨的艺术大家离我们而去，挥别舞台与人生；也有中流砥柱的演艺名家突破自我，勇于挑战新的赛道；还有众多才华横溢的文艺新秀崭露头角，大放光彩，带给观众们新的惊喜和期待。

　　蓝天野

　　任鸣

　　马金凤

　　挥别

　　德艺双馨的戏剧大家离世远去

　　2022年，两位重量级昆曲艺术大家离我们而去。1月6日，著名昆剧表演艺术家、国家级非物质文化遗产传承人张继青在南京病逝，享年83岁。4月12日，著名昆曲表演艺术家华文漪在美国洛杉矶病逝，享年81岁。这两位昆曲名旦，一位曾荣获首届中国戏剧梅花奖榜首、美国肯尼迪艺术中心“华人艺术家终身成就奖”等各项桂冠，被戏迷们奉之以“旦角祭酒”“昆曲皇后”“张三梦”等一系列雅号；一个曾荣获“梅花奖”、全国昆剧汇演荣誉奖，还是首位荣获美国最高传统艺术奖的华人艺术家，被称为“昆剧的女儿”。她们的离魂仙逝，令无数戏迷心碎痛惜，但她们耀眼的艺术之光，将永远照亮和温暖后人。

　　5月29日，100岁的国宝级豫剧大师、豫剧“马派”艺术创始人马金凤在青岛病逝。这位从旧社会唱到新中国，从稚气孩童唱到满鬓如霜的中国戏曲“帅旦”行当开先河者，一生就是一部梨园传奇。她参与创作的豫剧《穆桂英挂帅》曾回荡在抗美援朝的炮舰之上；她曾深深打动京剧大师梅兰芳，被收为徒；吴祖光盛赞她是“中国戏曲百花园中的‘洛阳牡丹’”；老舍先生也在诗中称赞她“歌舞全能手，悲欢百炼材”。耄耋之年，她还在不停演出和收徒传艺。

　　6月8日，95岁的北京人民艺术剧院元老、“七一勋章”获得者蓝天野驾鹤西去。6月19日，62岁的北京人民艺术剧院院长、著名导演任鸣也突然病逝。这两位德艺双馨的著名话剧艺术家的相继离世，让所有人都深感震惊和悲痛，也使北京人艺70周年院庆蒙上了悲情色彩。令人感慨的是，他们多年来不断为舞台奉献作品：蓝老93岁还在人艺舞台连演11场大戏《家》，94岁又重新执导了《吴王金戈越王剑》，临终前还惦记着要创作新的作品；任院35年的艺术生涯导演了90多部话剧，一直工作到生命最后一刻。人们记住的不仅是他们的作品，还有他们对人艺、对舞台、对艺术、对人民的无限热爱。

　　挑战

　　中流砥柱的演艺名家突破自我

　　6月30日，伴随着易立明导演的话剧《科诺克医生》作为大华城市表演艺术中心开幕大戏上演，有着百年辉煌历史的大华电影院以令人惊艳的全新面貌出现在大众面前。这个同时拥有歌剧厅、戏剧场、环形剧场、实验剧场、天空剧场、音乐厅以及十余个排练厅和多个公共艺术空间的综合艺术机构，也由此成为集演出场所、文艺团体、演出经纪机构三位一体的北京文艺新地标。北京人艺著名导演、舞美设计师易立明不仅亲自担任设计师，还身兼大华城市表演艺术中心艺术总监及院长，让这座停用多年的老影院拥有新功能，焕发新光彩，上演一系列新剧目，成为北京演艺新空间。

　　9月14日，著名演员冯远征以北京人民艺术剧院新任院长和话剧《杜甫》的导演兼主演双重身份公开亮相。他是北京人艺70年建院历史上的第五任院长，也是北京人艺有史以来第一位演员出身的院长。从1985年考进北京人艺学员班，到如今扎根剧院近40年，对剧院充满情感的他，将带领北京人艺开启新的历史进程。

　　今年还有不少艺术家勇于挑战自我，尝试突破以往身份进行新的舞台创作。曾凭借电影《卧虎藏龙》荣获奥斯卡“最佳艺术指导奖”的美术指导、服装设计师、视觉艺术家叶锦添，首次担任舞台剧总导演和视觉总监，为舞台剧《倾城之恋》赋予了影像与舞台结合的“新东方主义美学”感官实验。演员张铁林也带来了由他同时担任编剧、导演和主演的原创黑色幽默喜剧《椅子》。刘天池则首次担任音乐剧导演，并和首次出演舞台剧的歌手满江合作，献上了充满温情和欢乐的家庭音乐剧《天生一对》中文版。

　　惊喜

　　才华横溢的艺术新秀大放光彩

　　2022年最让大家欣喜的是，众多才华横溢的新人新秀或者默默耕耘多年的演艺人才不断成长，大放光彩，为戏剧舞台带来令人惊艳赞叹的精品佳作。

　　鼓楼西八周年隆重推出“独角SHOW演出季”，由郗望导演、李腾飞主演的《一只猿的报告》，郭笑自编自导自演的《象棋的故事》和何雨繁自导自演的《吉他男》三部独角戏一经上演就好评如潮，迅速圈粉无数。

　　近两年掀起“民国知识分子戏剧”热潮的话剧九人团队又推出了新作《对称性破缺》，饱受好评的《春逝》和《双枰记》则在全国巡演当中，同时另一部新作《庭前》也在酝酿当中。在这些作品中有着出色表现的演员张巍，同时也是“树新风剧团”的台柱子演员，主演了顾雷导演诸多作品。

　　在舞台剧《弗兰肯斯坦》中，演员闫楠名气虽然不如郑云龙、袁弘、王茂蕾等明星，但却以精妙演技塑造了“科学狂人”和“人形怪物”两个截然不同的人物而赢得无数好评。同时，他还是《如梦之梦》中的“病人”、《狂人日记》中的“狂人”、《坏小孩》中的“坏人”……他以一种“不疯魔不成活”的态度，塑造了一个又一个极富挑战性的角色。

　　1991年出生的丁一滕导演“戏龄”已近二十年。今年他首次执导了自己首部大剧场话剧《我不是潘金莲》，赢得原著作者刘震云盛赞。北京天桥艺术中心和天通苑文化中心还为他举办了“丁一滕作品演出周”。

　　在爆款喜剧综艺节目《一年一度喜剧大赛》中，也有众多舞台剧演员大放光彩，去年参赛获得季军的王皓今年重返繁星戏剧村舞台，演出了《奋不顾身的爱情》《偶然的必然事件》等话剧。另外三位曾在繁星戏剧村主演过上千场话剧的演员左凌峰、张维伊、刘同组成的“某某某”小队，以绝佳的表演和创作能力荣获本年度喜剧大赛冠军，迅速出圈。这些优秀年轻人出众的才华和对戏剧的热爱，为舞台艺术带来更多的创新和发展。（记者王润）