諾貝爾化學(xué)獎迎第8位女性得主，還有得主“梅開二度”

北京時間10月5日下午，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2022年諾貝爾化學(xué)獎授予美國科學(xué)家卡羅琳·貝爾托西（Carolyn R. Bertozzi）、丹麥科學(xué)家摩頓·梅爾達爾（Morten Meldal）和美國科學(xué)家巴里·夏普萊斯（K. Barry Sharpless），以表彰他們在“點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)的發(fā)展”方面的貢獻。三位科學(xué)家將平均分享1000萬瑞典克朗（約合人民幣647萬元）的獎金。

值得關(guān)注的是，卡羅琳·貝爾托西成為諾貝爾化學(xué)獎史上第8位女性獲獎?wù)?，而巴里·夏普萊斯成為第5位兩次獲得諾貝爾獎、第2位兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎的得主。

這是一項怎樣的研究？

“‘點擊’就是指兩個東西像積木扣在一起一樣，咔嚓一聲，分子構(gòu)建單元快速而有效地結(jié)合在一起?！标兾鲙煼洞髮W(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授楊鵬在接受新京報記者采訪時表示。

2022年諾貝爾化學(xué)獎授予了點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)反應(yīng)方面的研究。諾貝爾化學(xué)獎委員會主席約翰-阿克維斯特表示，今年的化學(xué)獎不是關(guān)于處理那些過于復(fù)雜的問題，而是解決那些簡單易行的問題。

圖片來自諾貝爾獎官網(wǎng)。

楊鵬指出，長期以來，提到化學(xué)合成，人們的第一反應(yīng)都是需要大量的有機試劑，反應(yīng)條件復(fù)雜，產(chǎn)物需要很多步驟的提純和分離。而對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有藥物特性的分子，因為成本高昂且耗時無法實現(xiàn)量產(chǎn)。因此，化學(xué)家們一直渴望找到一種簡單快捷的合成方法，將化學(xué)合成的復(fù)雜問題簡單化。

夏普萊斯和梅爾達爾關(guān)于點擊化學(xué)的研究做到了這一點。瑞典皇家科學(xué)院解釋稱，夏普萊斯和梅爾達爾奠定了點擊化學(xué)的基礎(chǔ)，貝爾托西則將點擊化學(xué)提升到了一個新的維度，開始在生物體中使用它。她提出的生物正交化學(xué)反應(yīng)有廣泛的應(yīng)用，如有助于更有針對性的癌癥治療等。

夏普萊斯在1998年左右就創(chuàng)造了點擊化學(xué)的概念。楊鵬指出，點擊化學(xué)的核心理念是，合成化學(xué)要以分子功能為導(dǎo)向，通過小單元的簡便拼接，快速可靠地完成各種各樣分子的化學(xué)合成。在這種化學(xué)中，反應(yīng)快速發(fā)生，在室溫下就可發(fā)生，而且不會產(chǎn)生副產(chǎn)物。

不久后，梅爾達爾和夏普萊斯各自獨立發(fā)現(xiàn)了銅催化的疊氮化物-炔烴環(huán)加成反應(yīng)，這種反應(yīng)產(chǎn)率高、應(yīng)用范圍廣，目前已用于藥物開發(fā)、繪制DNA圖以及創(chuàng)造更具實用性的材料等。

貝爾托西將點擊化學(xué)提升到了一個新的水平。為了在細(xì)胞表面繪制一種非常重要但難以捉摸的生物分子聚糖，她開發(fā)了在活生物體內(nèi)起作用的點擊反應(yīng)。

楊鵬表示，貝爾托西主要利用化學(xué)工具來研究細(xì)胞表面糖基化相關(guān)的基礎(chǔ)疾病，如癌癥、炎癥、結(jié)核病以及新冠病毒（COVID-19）等。

“她是生物正交化學(xué)的發(fā)明者，這是一套利用非天然官能團的化學(xué)反應(yīng)去探索和理解生物體內(nèi)生理過程的方法。簡單來說，就是在生物體內(nèi)起作用的點擊反應(yīng)。”楊鵬稱，她提出的生物正交反應(yīng)不會破壞細(xì)胞的正?；瘜W(xué)反應(yīng)，其正在被用于探索細(xì)胞和追蹤生物過程。利用生物正交反應(yīng)，研究人員改進了癌癥藥物的靶向性，許多臨床試驗正在進行中。

諾貝爾化學(xué)獎委員會稱，這兩項反應(yīng)將化學(xué)帶入了功能主義時代，將為人類帶來巨大的益處。

當(dāng)?shù)貢r間2022年10月5日，瑞典斯德哥爾摩，瑞典皇家科學(xué)院宣布2022年諾貝爾化學(xué)獎得主。圖/IC photo

三位獲獎?wù)呤钦l？

夏普萊斯“梅開二度”

今年的諾貝爾化學(xué)獎出現(xiàn)了第5位兩次獲得諾貝爾獎的得主——巴里·夏普萊斯，他也是第二位兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎的科學(xué)家。

夏普萊斯1941年出生于美國費城，1968年獲斯坦福大學(xué)博士學(xué)位。夏普萊斯曾在麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)任教，目前是美國斯克利普斯研究所（Scripps Research）W. M. Keck化學(xué)系教授。斯克利普斯研究所成立于1924年，是一家生物醫(yī)學(xué)研究機構(gòu)。2019年11月，夏普萊斯當(dāng)選中國科學(xué)院外籍院士。

資料圖：巴里·夏普萊斯。圖/IC photo

據(jù)斯克利普斯研究所官網(wǎng)介紹，夏普萊斯的研究重點在于設(shè)計人造催化劑。他的實驗室聚焦于發(fā)現(xiàn)有用的新反應(yīng)和選擇性控制化學(xué)反應(yīng)的方法，焦點從區(qū)域、立體到不對稱再到現(xiàn)在的連接控制，核心仍然是烯烴的氧化。

2001年，憑借在手性催化氧化反應(yīng)方面的貢獻，夏普萊斯與另外兩位科學(xué)家共同獲得當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎，他一人占一半，另外兩人分享一半。

2002年，夏普萊斯研究小組發(fā)現(xiàn)了CuAAC（銅催化的疊氮化物-炔烴環(huán)加成），也即典型的“點擊化學(xué)”（click chemistry）。如今，夏普萊斯還發(fā)現(xiàn)了另一個近乎完美的點擊反應(yīng)SuFEx。這兩個反應(yīng)與硫醇-烯反應(yīng)相結(jié)合，讓點擊化學(xué)成為推動藥物發(fā)現(xiàn)、化學(xué)生物學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展的重要工具。

“點擊化學(xué)”的發(fā)現(xiàn)，也讓夏普萊斯時隔21年第二次獲得諾貝爾化學(xué)獎。這一次，他和另外兩位科學(xué)家平均分享獎項。

在夏普萊斯之前，還有四位科學(xué)家兩次獲得諾貝爾獎，其中三位都和諾貝爾化學(xué)獎有關(guān)。瑪麗·居里1903年獲諾貝爾物理學(xué)獎、1911年獲諾貝爾化學(xué)獎；萊納斯·鮑林1954年獲諾貝爾化學(xué)獎、1961年獲諾貝爾和平獎；弗雷德里克·桑格1958年、1980年兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎；約翰·巴丁1956年、1972年兩次獲諾貝爾物理學(xué)獎。

第8位女性得主

卡羅琳·貝爾托西成為第8位獲得諾貝爾化學(xué)獎的女性得主。

貝爾托西1966年出生于美國，1993年在美國加州大學(xué)伯克利分校獲得化學(xué)博士學(xué)位，之后她還在加州大學(xué)洛杉磯分校從事免疫學(xué)方向的博士后研究。貝爾托西自2015年來到斯坦福大學(xué)化學(xué)系任教，是首批加入斯坦福大學(xué)跨學(xué)科研究所ChEM-H（化學(xué)、人類健康工程和醫(yī)學(xué)）的研究人員之一。

資料圖：卡羅琳·貝爾托西。圖/IC photo

據(jù)斯坦福官網(wǎng)介紹，貝爾托西的研究興趣包括化學(xué)和生物，重點是對人類健康和疾病非常重要的細(xì)胞表面糖的研究。她的研究小組分析了與癌癥、炎癥和細(xì)菌感染相關(guān)的細(xì)胞表面糖基化變化，并利用這些研究開發(fā)了新的診斷和治療方法，目前已在免疫腫瘤學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

貝爾托西是“生物正交化學(xué)”的發(fā)明者，這是一類與生命系統(tǒng)兼容的化學(xué)反應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)分子成像和藥物靶向。她的實驗室開發(fā)的多項技術(shù)已用于商業(yè)用途，并和多家生物技術(shù)公司開展合作。

“化學(xué)和生物學(xué)之間的接合部位如此豐富，可以有偉大的技術(shù)發(fā)展和基礎(chǔ)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)?！必悹柾形?0月5日在接受記者連線采訪時表示，“（獲獎）也給了我一個機會，讓我認(rèn)識到我實驗室中如此多的工作人員過去25年做的所有工作，讓我意識到我多么幸運，并可以和他們共同慶祝了。”

“通過化學(xué)理解世界”

與夏普萊斯、貝爾托西共同獲獎的是丹麥化學(xué)家摩頓·梅爾達爾。

摩頓·梅爾達爾1954年出生于丹麥，在丹麥技術(shù)大學(xué)獲得化學(xué)工程博士學(xué)位。1985年至1986年，梅爾達爾在劍橋大學(xué)從事博士后研究，是醫(yī)學(xué)研究委員會中心生物學(xué)實驗室的博士后研究助理。目前，梅爾達爾是丹麥哥本哈根大學(xué)化學(xué)系教授。

梅爾達爾早期開發(fā)了許多用于肽合成的技術(shù)和儀器，其中一些技術(shù)被用于表征對癌癥相關(guān)黏蛋白的免疫反應(yīng)。據(jù)介紹，梅爾達爾還開發(fā)了一種光學(xué)編碼技術(shù)，并一直專注于有機化學(xué)和肽化學(xué)在固體支持物上的合并。

梅爾達爾最為人所知的一項成就是和夏普萊斯以及瓦雷利·福金（Valery Fokin）幾乎同時期，但各自獨立發(fā)現(xiàn)了CuAAC點擊反應(yīng)。這也為他贏得了今年的諾貝爾化學(xué)獎。

梅爾達爾在接受美聯(lián)社采訪時表示，他在公布獎項大約30分鐘前接到了諾貝爾化學(xué)獎委員會的電話。“他們讓我不要告訴任何人，所以我自己非常激動地坐在辦公室內(nèi)……這是巨大的榮譽?！?/p>

據(jù)報道，梅爾達爾最初是一名工程師，“但我希望能夠理解這個世界，所以我想，化學(xué)應(yīng)該可以給我指明道路?！?/p>

新京報記者 謝蓮

編輯 唐崢 校對 楊許麗