蛋白質(zhì)研究一直被喻為破解生命之謎的關(guān)節(jié)點(diǎn)，人們?nèi)缒芙鉀Q人工合成蛋白質(zhì)的問題，不僅對(duì)深入了解生命現(xiàn)象與活動(dòng)規(guī)律有重大意義，還可以為人類的生產(chǎn)實(shí)踐開辟新天地。正是基于這樣的理念，44年前，我國(guó)科學(xué)家在落后的科研條件下，靠著智慧、協(xié)作和奉獻(xiàn)的開拓精神，在人工合成牛胰島素方面為世界科技寫下了濃墨重彩的一筆。44年后，具有非常“親緣關(guān)系”的基因重組人胰島素在我國(guó)研制成功則被賦予了更多的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

　　2008年10月23日，經(jīng)過6年建設(shè)、累計(jì)投資7億元、年產(chǎn)3000公斤的通化東寶藥業(yè)重組人胰島素凍干粉生產(chǎn)線二期擴(kuò)建工程，實(shí)現(xiàn)一次試車成功并通過國(guó)家GMP認(rèn)證。這不僅標(biāo)志著通化東寶藥業(yè)已成為亞洲最大的基因重組人胰島素生產(chǎn)基地，同時(shí)也標(biāo)志著我國(guó)成為了世界上三大重組人胰島素生產(chǎn)基地之一。

　　相對(duì)于基因重組人胰島素，早在44年前，我國(guó)在人工合成牛胰島素領(lǐng)域就已取得了驕人的成績(jī)。

　　歷史的告白：從零開始描繪的藍(lán)圖

　　小心翼翼地打開相冊(cè)，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院葉蘊(yùn)華教授輕輕為記者取出一張張保存完好的老黑白照片，一邊告訴記者關(guān)于照片的背景，一邊感懷著那一場(chǎng)并未走遠(yuǎn)的記憶。

　　在上世紀(jì)60年代中期上海有機(jī)所的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，北大青年教師葉蘊(yùn)華和她的同事們正在進(jìn)行一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：為了測(cè)試人工合成的牛胰島素是否具有生物活性，她們將其注入小鼠體內(nèi)，觀察它能否出現(xiàn)預(yù)期中的驚厥反應(yīng)。“跳了！跳了！小白鼠真的跳了！”看著小白鼠的反應(yīng)，所有在場(chǎng)的研究人員都抑制不住內(nèi)心的激動(dòng)，無(wú)數(shù)次艱難嘗試的努力這一刻都化作了初戰(zhàn)告捷后的喜悅。

　　作為人工合成牛胰島素課題組的研究人員之一，葉蘊(yùn)華忘不了之前無(wú)數(shù)研究者所為之付出的努力。

　　蛋白質(zhì)研究一直被喻為破解生命之謎的關(guān)節(jié)點(diǎn)。上世紀(jì)50年代，蛋白質(zhì)是世界生物化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。1958年，英國(guó)生物化學(xué)家桑格因?yàn)槠谱g出由17種51個(gè)氨基酸組成的兩條多肽鏈牛胰島素的全部結(jié)構(gòu)而榮獲該年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這是人類第一次清楚一種重要蛋白質(zhì)分子的全部結(jié)構(gòu)。

　　既然牛胰島素的全部結(jié)構(gòu)已經(jīng)清楚，那么能不能用化學(xué)方法合成它呢？我國(guó)科學(xué)家看到了新的研究方向。

　　“當(dāng)時(shí)有許多科學(xué)家認(rèn)為，蛋白質(zhì)與核酸兩類生物大分子體現(xiàn)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，它調(diào)節(jié)生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖代謝和行為等生命過程。人們?nèi)缒芙鉀Q人工合成的問題，乃至創(chuàng)造出不存于自然界的蛋白質(zhì)‘變種’，不僅對(duì)深入了解生命現(xiàn)象與活動(dòng)規(guī)律有重大意義，還可以為人類的生產(chǎn)實(shí)踐開辟出新的天地，在生命科學(xué)研究的漫長(zhǎng)道路上樹立一塊重要的里程碑。”采訪中談及人工合成牛胰島素項(xiàng)目的提出背景和意義，作為該項(xiàng)目一個(gè)重要的研究人員，中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院院士龔岳亭這樣告訴記者。

　　從1958年開始，中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所、中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所和北京大學(xué)化學(xué)系三個(gè)單位聯(lián)合，以鈕經(jīng)義為首，由龔岳亭、鄒承魯、邢其毅、汪猷等人共同組成一個(gè)協(xié)作組，在前人對(duì)胰島素結(jié)構(gòu)和肽鏈合成方法研究的基礎(chǔ)上，開始探索用化學(xué)方法合成胰島素。而當(dāng)時(shí)作為北京大學(xué)化學(xué)系的一名學(xué)生，葉蘊(yùn)華有幸加入了這個(gè)研究隊(duì)伍。

　　盡管在當(dāng)時(shí)，胰島素作為世界上最小的蛋白質(zhì)分子，其氨基酸排列順序的全部結(jié)構(gòu)已被闡明，但作為一種蛋白質(zhì)分子，它有特殊的空間構(gòu)象，一旦特定構(gòu)象遭到破壞，蛋白質(zhì)就會(huì)變性，并隨之喪失生物活性。

　　“因此人工合成胰島素不僅要完成氨基酸的正確排序，還要求正確排序后的肽鏈能夠自然地折疊卷曲成與天然胰島素同樣構(gòu)象的生物活性分子，形成同樣的結(jié)晶，表現(xiàn)相同的活力。這在當(dāng)時(shí)是一項(xiàng)難度很高的基礎(chǔ)研究課題。”龔岳亭院士說。

　　相對(duì)于這項(xiàng)課題的“高難度”，研究小組的物質(zhì)、人才和裝備卻顯得“低水平”。“我們國(guó)家當(dāng)時(shí)在科研的物質(zhì)、人才和設(shè)備方面都相當(dāng)落后，連合成蛋白質(zhì)最基本的物質(zhì)——氨基酸國(guó)內(nèi)都沒有。”如今已是北大博士生導(dǎo)師的葉蘊(yùn)華教授很是感慨，“當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)只有一兩位科研人員具有初步合成僅含9個(gè)氨基酸的催產(chǎn)素經(jīng)驗(yàn)，而其他方面連一整套蛋白質(zhì)、多肽純化和分析的技術(shù)都不完整，更別提氨基酸自動(dòng)分析儀了。”

　　七年攻堅(jiān)：從無(wú)到有的協(xié)作開拓

　　困難并沒有把這樣一群立志在中國(guó)最早合成蛋白質(zhì)的科學(xué)家嚇倒。經(jīng)過周密研究，他們確立了合成牛胰島素的程序。第一步，先把天然胰島素拆成A、B兩條鏈，再把它們重新合成為胰島素；第二步，用人工合成的B鏈同天然的A鏈相連接；第三步，把人工合成的A鏈與人工合成的B鏈相結(jié)合。

　　研究的程序雖然確立了，但隨之而來的困難卻不小。經(jīng)過還原、分離純化之后的胰島素A鏈和B鏈?zhǔn)欠衲苤匦陆M合形成天然的胰島素分子？此前世界上其他國(guó)家的同行都認(rèn)為這條路行不通。

　　經(jīng)過科學(xué)論證，生化所采取“全面準(zhǔn)備，多路探索，上下并舉，重點(diǎn)突破”的方針，制定出五路進(jìn)軍的具體措施。以天然胰島素的二硫鍵拆合和氨基酸生產(chǎn)為先行，多肽化學(xué)合成為主力，同時(shí)建立與改善肽的分離、純化與分析技術(shù)，并探索肽的激活(磷酸化)與酶促轉(zhuǎn)肽等生化途徑。

　　1959年初，生化所由鈕經(jīng)義、沈昭義、龔岳亭幾位科研骨干組織有關(guān)人員，在較短時(shí)間內(nèi)結(jié)束了國(guó)內(nèi)不能自制整套氨基酸的歷史，保證了胰島素合成工作的順利進(jìn)行，并創(chuàng)辦了生化所東風(fēng)廠，供應(yīng)全國(guó)包括氨基酸在內(nèi)的生化試劑。

　　葉蘊(yùn)華教授說：“正是由于這項(xiàng)研究促成了東風(fēng)廠的創(chuàng)辦，這為我國(guó)以后的生化研究奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。”

　　為了加快胰島素工作的進(jìn)度，北大化學(xué)系的領(lǐng)導(dǎo)讓本該1960年7月才畢業(yè)的葉蘊(yùn)華和其他十余個(gè)同學(xué)在4月份提前畢業(yè)。

　　但由于全國(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的原因，1960年底至1963年8月，胰島素合成工作處于低谷，院所之間的合作也暫時(shí)結(jié)束。全國(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)好轉(zhuǎn)一些以后，1963年8月中科院在青島舉行了一次全國(guó)性的天然有機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議。在這個(gè)會(huì)議上，北大化學(xué)系的代表和上海有機(jī)所、生化所的代表各自匯報(bào)了自己在胰島素合成方面的研究成果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)方還在繼續(xù)研究這一課題。于是，在國(guó)家科委領(lǐng)導(dǎo)撮合下，北京大學(xué)化學(xué)系考慮再次和上海有機(jī)所合作。

　　葉蘊(yùn)華回憶說：“當(dāng)時(shí)因?yàn)榭紤]到上海和北京之間還是有一定的距離，合作起來不是很方便，所以就決定讓我們北大這邊幾個(gè)青年教師直接去上海，跟他們生化所的人一起搞研究。”

　　于是，1964年初，北大化學(xué)系的陸德培、李崇熙、施溥濤、季愛雪和葉蘊(yùn)華等五位教師開赴有機(jī)所，和有機(jī)所的研究小組一道工作。

　　合成成功：生命的奧秘已然打開

　　在上海的日子是枯燥而辛苦的。“到了上海以后沒有周六、周日，每天都在夜以繼日的工作。”但這樣的辛苦對(duì)葉蘊(yùn)華和她的同事們來說不算什么，最難受的是看不到工作的進(jìn)展。

　　“人工合成(牛)胰島素，最關(guān)鍵的就是合成路線的制定。但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)所限，加上國(guó)際上也沒有成功的先例，完全要靠自己摸索，所以合成的過程中遇到了很多問題。”對(duì)當(dāng)年的情形，葉蘊(yùn)華記憶猶新。

　　不過，問題只是暫時(shí)的。經(jīng)過大家的努力和協(xié)作，困難還是迎刃而解了。1965年9月17日，研究小組完成了結(jié)晶牛胰島素的全合成。經(jīng)過嚴(yán)格鑒定，它的結(jié)構(gòu)、生物活力、物理化學(xué)性質(zhì)、結(jié)晶形狀都和天然的牛胰島素完全一樣。

　　“這是世界上第一個(gè)人工合成的蛋白質(zhì)，為人類認(rèn)識(shí)生命、揭開生命奧秘邁出了可喜的一大步。”葉蘊(yùn)華的語(yǔ)氣中透露出一種難以遮掩的自豪。

　　龔岳亭院士說：“由于蛋白質(zhì)和核酸兩類生物大分子在生命現(xiàn)象中所起的主導(dǎo)作用，人工合成了第一個(gè)具有生物活力的蛋白質(zhì)便突破了一般有機(jī)化合物領(lǐng)域到信息量集中的生物大分子領(lǐng)域之間的界限，在人類認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象的漫長(zhǎng)過程中邁進(jìn)了重要的一步。”

　　“人工合成胰島素是科學(xué)上的又一次飛躍，它標(biāo)志著人工合成蛋白質(zhì)時(shí)代的開始，是生命科學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑。胰島素全合成工作第一次有效地完成了由兩條肽鏈組合成硫硫鍵正確配對(duì)的蛋白質(zhì)。這一實(shí)驗(yàn)強(qiáng)有力地證明：只要氨基酸排列正確，在很大程度上會(huì)自然形成α螺旋、β轉(zhuǎn)角等結(jié)構(gòu)以及盤曲折疊成具有生物活力的蛋白質(zhì)。也就是說，蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)在很大程度上可以決定其特定的空間結(jié)構(gòu)，這一研究發(fā)現(xiàn)具有深遠(yuǎn)意義。”

　　1965年11月，這一重要科學(xué)研究成果首先以簡(jiǎn)報(bào)形式發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)》雜志上，并于1966年4月全文發(fā)表。1966年12月27日，毛主席73歲生日的第二天，《人民日?qǐng)?bào)》發(fā)表社論，宣布“我國(guó)在世界上第一次人工合成結(jié)晶胰島素”，引起了世界的極大轟動(dòng)。

　　盡管有人認(rèn)為人工合成胰島素在今天看來沒有太多的現(xiàn)實(shí)意義，但通過胰島素的人工合成工作，我國(guó)整個(gè)多肽領(lǐng)域都被帶動(dòng)發(fā)展了起來。與人工合成結(jié)晶牛胰島素所承載的歷史意義相比，44年后，具有非常“親緣關(guān)系”的基因重組人胰島素被賦予的則是更多的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

　　自主創(chuàng)新：讓人胰島素依賴進(jìn)口的歷史結(jié)束

　　資料顯示，我國(guó)已有3000萬(wàn)以上的糖尿病患者，而且正以每年10%的速度增加。作為治療糖尿病最重要的藥物之一，人胰島素因其結(jié)構(gòu)和純度有著比動(dòng)物胰島素更確切的療效，成為糖尿病人的首選。而過去，世界上只有美國(guó)和丹麥可以生產(chǎn)人胰島素，我國(guó)則一直依賴進(jìn)口。

　　為了改變臨床上使用動(dòng)物胰島素和進(jìn)口人胰島素的狀況，通化東寶藥業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)用90年代最新的分子伴侶理論，歷經(jīng)三年的努力，于1998年成功研制、開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因重組人胰島素，使我國(guó)成為世界上第三個(gè)能夠生產(chǎn)基因重組人胰島素的國(guó)家。

　　提及當(dāng)初研發(fā)人胰島素的緣由，通化東寶集團(tuán)董事長(zhǎng)李一奎說：“這個(gè)產(chǎn)品是治療糖尿病的特效藥，當(dāng)時(shí)我國(guó)沒有，一直要從國(guó)外進(jìn)口，如果我們自己開發(fā)不出來就會(huì)一直受制于人。”

　　而生物專業(yè)出身的李一奎，一直想在這一領(lǐng)域做出點(diǎn)新產(chǎn)品，于是不愿“受制于人”的他最后選擇了做基因重組人胰島素。

　　從1995年開始進(jìn)行基因重組人胰島素的研發(fā)，到1998年研制成功第一個(gè)基因重組人胰島素產(chǎn)品，再到如今的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，通化東寶藥業(yè)走過了艱難的歷程。

　　為了把基因重組人胰島素研制成功，李一奎為此燒了12年的錢，他把創(chuàng)業(yè)頭些年掙的錢基本都投到這里了。用他的話說“這一產(chǎn)品是頂著壓力做起來的”。在他看來，“搞自主創(chuàng)新，必須耐得住寂寞。”

　　而自主創(chuàng)新為“耐得住寂寞”的李一奎帶來了豐厚的回報(bào)：自1998年研制出我國(guó)第一支基因重組人胰島素制劑，不僅結(jié)束了我國(guó)基因重組人胰島素完全依賴進(jìn)口的歷史，而且產(chǎn)品還大量出口國(guó)外。如今，東寶藥業(yè)的基因重組人胰島素的品種和劑型，在世界上都是最齊全的，令外國(guó)同行刮目相看。

　　從 2001年至今，通化東寶人胰島素凍干粉和制劑實(shí)現(xiàn)出口創(chuàng)匯近4000萬(wàn)美元，其基因重組人胰島素系列產(chǎn)品已在俄羅斯、波蘭、墨西哥、巴西、烏克蘭等20多個(gè)國(guó)家進(jìn)行了注冊(cè)認(rèn)證。我國(guó)基因重組人胰島素的研制成功，已經(jīng)創(chuàng)造出了越來越顯著的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

　　相關(guān)鏈接 何為胰島素

　　在人體十二指腸旁邊，有一條叫做胰的長(zhǎng)形器官。在胰腺中散布著許許多多的細(xì)胞群，叫做胰島。胰島素就是由胰島β細(xì)胞受內(nèi)源性或外源性物質(zhì)如葡萄糖、乳糖、胰高血糖素等的刺激而分泌的一種蛋白質(zhì)激素。胰島素是機(jī)體內(nèi)唯一降低血糖的激素，也是唯一同時(shí)促進(jìn)糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成的激素。

　　對(duì)生長(zhǎng)來說，胰島素也是不可缺少的激素之一。胰島素一方面促進(jìn)細(xì)胞對(duì)氨基酸的攝取和蛋白質(zhì)的合成，一方面抑制蛋白質(zhì)的分解，因而有利于生長(zhǎng)。

　　體內(nèi)胰島素的生物合成速度主要受以下因素影響：1.血漿葡萄糖濃度,這是影響胰島素分泌的最重要因素。血漿葡萄糖濃度升高,胰島素分泌也增強(qiáng)。2.進(jìn)食含蛋白質(zhì)較多的食物后，血液中氨基酸濃度升高，胰島素分泌也增加。3.進(jìn)餐后胃腸道激素增加，可促進(jìn)胰島素分泌。4.神經(jīng)功能狀態(tài)可影響胰島素分泌。迷走神經(jīng)興奮時(shí)促進(jìn)胰島素分泌；交感神經(jīng)興奮時(shí)則抑制胰島素分泌。

　　不同種族動(dòng)物(人、牛、羊、豬等)的胰島素功能大體相同，但成分稍有差異。按來源不同，胰島素可以分為：1. 動(dòng)物胰島素。從豬和牛的胰腺中提取，兩者藥效相同，但與人胰島素相比，豬胰島素中有1個(gè)氨基酸不同，牛胰島素中有3個(gè)氨基酸不同，因而易產(chǎn)生抗體。2. 半合成人胰島素。將豬胰島素第30位丙氨酸，置換成與人胰島素相同的蘇氨酸，即為半合成人胰島素。3. 生物合成人胰島素。利用生物工程技術(shù)，獲得的高純度的生物合成人胰島素，其氨基酸排列順序及生物活性與人體本身的胰島素完全相同。

　　講述 協(xié)作和奉獻(xiàn)是那個(gè)時(shí)代的特點(diǎn)

　　1964年初，北京大學(xué)化學(xué)系的陸德培、李崇熙、施溥濤、季愛雪和我五位教師奔赴上海有機(jī)所，和有機(jī)所的研究小組一道工作。

　　那時(shí)，我剛結(jié)婚不久，而季愛雪的孩子也只1歲多，都不舍得離開自己的家人和孩子呢。

　　我們又何嘗希望跟自己的家人和孩子分開呢？但當(dāng)時(shí)領(lǐng)導(dǎo)提出讓我們幾個(gè)去上海做實(shí)驗(yàn)時(shí)，誰(shuí)都沒有找借口說不去。那個(gè)時(shí)候的人真的特別講奉獻(xiàn)，只要工作需要，把自己的小家丟一邊就去了。

　　為了讓我國(guó)成為世界上第一個(gè)人工合成胰島素的國(guó)家，大家夜以繼日的工作。有一位老師因?yàn)檫B續(xù)幾天沒有休息，測(cè)熔點(diǎn)時(shí)打瞌睡，把頭發(fā)也給燒了。

　　不僅是我們這樣，當(dāng)時(shí)整個(gè)社會(huì)風(fēng)氣都是這樣。協(xié)作和奉獻(xiàn)是我們那個(gè)時(shí)代的特點(diǎn)。如果沒有協(xié)作和奉獻(xiàn)精神，人工合成胰島素在當(dāng)時(shí)的條件下可能只是南柯一夢(mèng)。胰島素人工合成的成功是靠了大家的協(xié)作和奉獻(xiàn)，是集體的智慧和功勞，而我只是很有幸的成為了這個(gè)項(xiàng)目研究中的一員。

　　當(dāng)時(shí)在上海搞研究時(shí)有一件趣事。那時(shí)A鏈已經(jīng)人工合成完成了，拿來跟B鏈接合。合了一次不行，結(jié)果證明沒有活力。負(fù)責(zé)A鏈合成這邊的汪猷認(rèn)為生化所的B鏈可能有問題，叫他們把B鏈搞好了再拿來合。可生化所的人不服氣，堅(jiān)持認(rèn)為B鏈沒問題。汪猷怕浪費(fèi)不多的A鏈材料，不肯繼續(xù)往下做，雙方就這么耗著。那時(shí)學(xué)校剛好放暑假了。李崇熙家在北京，我也在北京成了家，季愛雪也想念在北京的孩子，都想回家去。于是我們說，既然不行，那我們回北大休息啦。走之前，負(fù)責(zé)人跟生化所打招呼，說我們就要走了。那邊一看我們要走，提出是不是再試一次？后來由協(xié)作組出面跟汪猷說希望能再試一次，如果不行，那么我們就回去了。汪猷答應(yīng)再試一下，就又給了一點(diǎn)點(diǎn)A鏈的材料。這一次拿來一試，居然行了，有活力了。于是大家干勁又來了，就再加大量接著往下做了。(講述人：北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院博士生導(dǎo)師葉蘊(yùn)華)

　　記者手記

　　輾轉(zhuǎn)聯(lián)系上了上海生物化學(xué)研究所的龔岳亭院士。電話接通的那一刻，我有些躊躇，擔(dān)心采訪會(huì)冒昧地打攪到龔老的安寧。然而這種不安很快就被化解了。龔老的語(yǔ)氣慈祥而和藹，采訪也變得放松起來。

　　已經(jīng)81歲的龔老說話久了還是顯得有些費(fèi)勁。考慮到他的身體狀況，我將采訪略去很多。龔老卻很抱歉地對(duì)我說，由于年事已高，他所回憶的內(nèi)容恐怕會(huì)不準(zhǔn)確，他會(huì)請(qǐng)生化所的秦老師將他以前所寫的比較準(zhǔn)確的內(nèi)容轉(zhuǎn)交給我。

　　讓我沒有想到的是，龔老給我的這份資料竟然是2000年5月31日中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所向中國(guó)革命博物館捐贈(zèng)的人工全合成牛胰島素研究工作的部分檔案。而為了給我這份資料，龔老請(qǐng)秦老師把全部檔案匯編掃描成電子文件，由于文件太大無(wú)法從郵件傳送，就專門刻錄成光盤托人轉(zhuǎn)交到我手中。握著這張珍貴的光盤資料，我很感動(dòng)。(羅朝淑)