凤凰彩票-凤凰彩票

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.

政策转换与春运叠加是否会加大疫情风险？卫健委回应******

　　今天(1月8日)开始，我国新冠病毒感染正式实施“乙类乙管”。目前全国新冠病毒感染疫情的总体态势如何？政策转换与春运叠加是否会加大疫情风险？我国的医疗资源准备兜不兜得住老百姓的就医需求？就公众关心的问题，总台央视记者独家专访了国家卫生健康委医政司司长焦雅辉。

　　总台央视记者史迎春：实施“乙类乙管”以后，不再进行大规模的核酸检测了，这样老百姓对于整个疫情情况的了解只是来源于身边的感受。从全国来看，现在我们疫情形势到底是什么样子的？

　　国家卫生健康委医政司司长焦雅辉：2022年12月中旬，全国发热门诊的就诊量进入了一个快速上升的阶段。到12月下旬和2023年元旦的时候，急诊量进入了一个高峰期，急诊高峰意味着重症救治的高峰也同步到来。从现在全国的情况来看，全国主要的城市，也就是直辖市、省会城市，包括一些计划单列市，这些中心城市正在渡过或者已经渡过感染的高峰。现在从这些大城市的情况来看，急诊和重症的高峰，尤其是急诊也出现了回落的迹象，重症救治是处在一个高位平台期。在春运之前，中小城市和农村地区实际上也已经迎来了感染的一个高峰。根据这个趋势来看，在春运期间有可能会迎来这些中小城市和农村地区急诊和重症的一个发病高峰。

　　总台央视记者 史迎春：“乙类乙管 ”提出把新冠肺炎更名为新冠病毒感染，但从老百姓实际的感受看，肺炎的人数并不少，为什么会出现这样的情况？

　　国家卫生健康委医政司司长焦雅辉：在之前每一版的诊疗方案里，轻型是有发热、咳嗽、咽痛这样一些症状，但是轻型是没有肺炎表现的。普通型就是出现了肺炎了，从2022年我们国家的奥密克戎临床病例的分型情况来看，出现肺炎，也就是普通型的占比还是相当低的，不到10%，大概是8%左右。现在因为感染的基数大了，出现肺炎的绝对数值一定是大的，因为我们国家人口基数大，再低的比例，变成绝对值，都是一个不小的数目。

　　总台央视记者史迎春：在春运的背景下，我们1月8日开始实施“乙类乙管”，您觉得这个高峰会不会超过前面的高峰？

　　国家卫生健康委医政司司长焦雅辉：因为我们国家人口主要还在这些大城市，人口数量大、密度也大。这些直辖市、省会城市和主要中心城市已经渡过了感染的高峰。现在有一些中小城市，包括农村，应该说感染率也已经达到了一定程度。所以我认为在春运期间、春节前后不一定是一个感染的高峰，但是有可能会出现急诊和重症的高峰。

　　焦雅辉介绍，从去年12月到今年年初以来，全国三级医院，包括地市级医院、县医院急诊和重症监护室的床位使用率快速增长。记者在梳理官方公布的数据时发现，截至去年12月25日，全国二级以上医院重症床位使用率约为54%，而目前，全国二级以上医院重症床位的使用率达到了约为80%。城市和农村同时出现感染率增长的局面，我国的新冠病毒感染医疗救治任务面临前所未有的挑战。

　　焦雅辉介绍，早在去年上半年，国家卫生健康委就已经印发了应对奥密克戎大规模感染要做好准备的工作方案。去年11月下旬，国家卫生健康委再次印发了要求各地加强医疗资源准备工作的方案。方案指出，各地要抓住窗口期，加快推进各项准备，二级以上医院和基层医疗卫生机构发热门诊和发热诊室，要应设尽设、应开尽开，所有的医疗机构都要接诊发热患者，配备常用退烧药、中药，要求把方舱医院升级改造成亚定点医院，对各级医院的重症床位的比例、人员培训都提出了非常明确的要求。

　　实施“乙类乙管”后，我国疫情防控工作重心从预防转向救治，围绕“保健康、防重症”的目标，刻不容缓做好医疗资源准备。

　　1月7日，一年一度的春运拉开帷幕。1月8日，我国正式实施新冠“乙类乙管”。对于即将迎来的大规模人员流动，焦雅辉表示，在春节期间，更大的考验在于农村的重症救治压力。农村地区急救体系相对薄弱、救治资源包括人员药物等相对缺乏，其中最大的挑战是农村的重症病人能不能及时转上来。

　　总台央视记者史迎春：上一次您在接受采访时说“药能下去，人能上来”，这个“人上来”是怎么安排的，有没有一些准备？

　　国家卫生健康委医政司司长焦雅辉：中组部、民政部、农业农村部、国家卫健委几个部门也牵头专门制定了一个农村的疫情防控方案，并且提出要按照脱贫攻坚的五级书记抓脱贫这样一个模式，由五级书记来抓农村的疫情防控。特别是要求基层的党组织、村里的两委，包括县乡的党政组织，要组织车辆、组织运力，在出现农村重症患者的时候，快速协助把这些重症患者转运。首先最起码要转到县医院，如果超出县医院救治能力，如果患者还能够转运，那就转到城市的三级医院。我们要求市县之间建立这种转诊的绿色通道，如果转不了，那就三级医院的专家团队带着设备下来驻点到县医院，来帮助开展重症患者的医疗救治。

　　总台央视记者 史迎春：从整个疫情防控来看，您觉得这三年发生了什么样的变化？

　　国家卫生健康委医政司司长焦雅辉：我们从体系上、能力上、人员队伍上、应对的心态，各个方面都表现出了很大的不同。从临床上看到的病情来讲，虽然大家感觉现在肺炎比较多，但是从临床上反馈过来的信息看，同样是肺炎，现在的肺炎和三年前的肺炎，影响程度是不一样的。现在的肺炎绝大多数经过及时治疗和干预，是可以拉回来的，也就是说可以治好的。而且波及的人群也不一样，三年前在武汉波及的人群主要是青壮年比较多，现在波及的人群更多的是脆弱人群，就是高龄的、有基础疾病的，最重要的是没有接种疫苗的这些人员，受波及影响的范围更大。所以我觉得变化是体现在方方面面的。“曙光就在前头”，我觉得我们一定能取得胜利。

　　(总台央视记者 史迎春)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）