诺贝尔化学奖迎第8位女性得主 还有得主“梅开二度”

　　北京时间10月5日下午，瑞典皇家科学院宣布，将2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家卡罗琳·贝尔托西（Carolyn R. Bertozzi）、丹麦科学家摩顿·梅尔达尔（Morten Meldal）和美国科学家巴里·夏普莱斯（K. Barry Sharpless），以表彰他们在“点击化学和生物正交化学的发展”方面的贡献。三位科学家将平均分享1000万瑞典克朗（约合人民币647万元）的奖金。

　　值得关注的是，卡罗琳·贝尔托西成为诺贝尔化学奖史上第8位女性获奖者，而巴里·夏普莱斯成为第5位两次获得诺贝尔奖、第2位两次获得诺贝尔化学奖的得主。

　　这是一项怎样的研究？

　　“‘点击’就是指两个东西像积木扣在一起一样，咔嚓一声，分子构建单元快速而有效地结合在一起。”陕西师范大学化学化工学院教授杨鹏在接受新京报记者采访时表示。

　　2022年诺贝尔化学奖授予了点击化学和生物正交化学反应方面的研究。诺贝尔化学奖委员会主席约翰-阿克维斯特表示，今年的化学奖不是关于处理那些过于复杂的问题，而是解决那些简单易行的问题。

　　杨鹏指出，长期以来，提到化学合成，人们的第一反应都是需要大量的有机试剂，反应条件复杂，产物需要很多步骤的提纯和分离。而对于一些结构复杂、具有药物特性的分子，因为成本高昂且耗时无法实现量产。因此，化学家们一直渴望找到一种简单快捷的合成方法，将化学合成的复杂问题简单化。

　　夏普莱斯和梅尔达尔关于点击化学的研究做到了这一点。瑞典皇家科学院解释称，夏普莱斯和梅尔达尔奠定了点击化学的基础，贝尔托西则将点击化学提升到了一个新的维度，开始在生物体中使用它。她提出的生物正交化学反应有广泛的应用，如有助于更有针对性的癌症治疗等。

　　夏普莱斯在1998年左右就创造了点击化学的概念。杨鹏指出，点击化学的核心理念是，合成化学要以分子功能为导向，通过小单元的简便拼接，快速可靠地完成各种各样分子的化学合成。在这种化学中，反应快速发生，在室温下就可发生，而且不会产生副产物。

　　不久后，梅尔达尔和夏普莱斯各自独立发现了铜催化的叠氮化物-炔烃环加成反应，这种反应产率高、应用范围广，目前已用于药物开发、绘制DNA图以及创造更具实用性的材料等。

　　贝尔托西将点击化学提升到了一个新的水平。为了在细胞表面绘制一种非常重要但难以捉摸的生物分子聚糖，她开发了在活生物体内起作用的点击反应。

　　杨鹏表示，贝尔托西主要利用化学工具来研究细胞表面糖基化相关的基础疾病，如癌症、炎症、结核病以及新冠病毒（COVID-19）等。

　　“她是生物正交化学的发明者，这是一套利用非天然官能团的化学反应去探索和理解生物体内生理过程的方法。简单来说，就是在生物体内起作用的点击反应。”杨鹏称，她提出的生物正交反应不会破坏细胞的正常化学反应，其正在被用于探索细胞和追踪生物过程。利用生物正交反应，研究人员改进了癌症药物的靶向性，许多临床试验正在进行中。

　　诺贝尔化学奖委员会称，这两项反应将化学带入了功能主义时代，将为人类带来巨大的益处。

　　三位获奖者是谁？

　　夏普莱斯“梅开二度”

　　今年的诺贝尔化学奖出现了第5位两次获得诺贝尔奖的得主——巴里·夏普莱斯，他也是第二位两次获得诺贝尔化学奖的科学家。

　　夏普莱斯1941年出生于美国费城，1968年获斯坦福大学博士学位。夏普莱斯曾在麻省理工学院、斯坦福大学任教，目前是美国斯克利普斯研究所（Scripps Research）W. M. Keck化学系教授。斯克利普斯研究所成立于1924年，是一家生物医学研究机构。2019年11月，夏普莱斯当选中国科学院外籍院士。

　　据斯克利普斯研究所官网介绍，夏普莱斯的研究重点在于设计人造催化剂。他的实验室聚焦于发现有用的新反应和选择性控制化学反应的方法，焦点从区域、立体到不对称再到现在的连接控制，核心仍然是烯烃的氧化。

　　2001年，凭借在手性催化氧化反应方面的贡献，夏普莱斯与另外两位科学家共同获得当年的诺贝尔化学奖，他一人占一半，另外两人分享一半。

　　2002年，夏普莱斯研究小组发现了CuAAC（铜催化的叠氮化物-炔烃环加成），也即典型的“点击化学”（click chemistry）。如今，夏普莱斯还发现了另一个近乎完美的点击反应SuFEx。这两个反应与硫醇-烯反应相结合，让点击化学成为推动药物发现、化学生物学和材料科学发展的重要工具。

　　“点击化学”的发现，也让夏普莱斯时隔21年第二次获得诺贝尔化学奖。这一次，他和另外两位科学家平均分享奖项。

　　在夏普莱斯之前，还有四位科学家两次获得诺贝尔奖，其中三位都和诺贝尔化学奖有关。玛丽·居里1903年获诺贝尔物理学奖、1911年获诺贝尔化学奖；莱纳斯·鲍林1954年获诺贝尔化学奖、1961年获诺贝尔和平奖；弗雷德里克·桑格1958年、1980年两次获得诺贝尔化学奖；约翰·巴丁1956年、1972年两次获诺贝尔物理学奖。

　　第8位女性得主

　　卡罗琳·贝尔托西成为第8位获得诺贝尔化学奖的女性得主。

　　贝尔托西1966年出生于美国，1993年在美国加州大学伯克利分校获得化学博士学位，之后她还在加州大学洛杉矶分校从事免疫学方向的博士后研究。贝尔托西自2015年来到斯坦福大学化学系任教，是首批加入斯坦福大学跨学科研究所ChEM-H（化学、人类健康工程和医学）的研究人员之一。

　　据斯坦福官网介绍，贝尔托西的研究兴趣包括化学和生物，重点是对人类健康和疾病非常重要的细胞表面糖的研究。她的研究小组分析了与癌症、炎症和细菌感染相关的细胞表面糖基化变化，并利用这些研究开发了新的诊断和治疗方法，目前已在免疫肿瘤学领域得到应用。

　　贝尔托西是“生物正交化学”的发明者，这是一类与生命系统兼容的化学反应，能够实现分子成像和药物靶向。她的实验室开发的多项技术已用于商业用途，并和多家生物技术公司开展合作。

　　“化学和生物学之间的接合部位如此丰富，可以有伟大的技术发展和基础的科学发现。”贝尔托西10月5日在接受记者连线采访时表示，“（获奖）也给了我一个机会，让我认识到我实验室中如此多的工作人员过去25年做的所有工作，让我意识到我多么幸运，并可以和他们共同庆祝了。”

　　“通过化学理解世界”

　　与夏普莱斯、贝尔托西共同获奖的是丹麦化学家摩顿·梅尔达尔。

　　摩顿·梅尔达尔1954年出生于丹麦，在丹麦技术大学获得化学工程博士学位。1985年至1986年，梅尔达尔在剑桥大学从事博士后研究，是医学研究委员会中心生物学实验室的博士后研究助理。目前，梅尔达尔是丹麦哥本哈根大学化学系教授。

　　梅尔达尔早期开发了许多用于肽合成的技术和仪器，其中一些技术被用于表征对癌症相关黏蛋白的免疫反应。据介绍，梅尔达尔还开发了一种光学编码技术，并一直专注于有机化学和肽化学在固体支持物上的合并。

　　梅尔达尔最为人所知的一项成就是和夏普莱斯以及瓦雷利·福金（Valery Fokin）几乎同时期，但各自独立发现了CuAAC点击反应。这也为他赢得了今年的诺贝尔化学奖。

　　梅尔达尔在接受美联社采访时表示，他在公布奖项大约30分钟前接到了诺贝尔化学奖委员会的电话。“他们让我不要告诉任何人，所以我自己非常激动地坐在办公室内……这是巨大的荣誉。”

　　据报道，梅尔达尔最初是一名工程师，“但我希望能够理解这个世界，所以我想，化学应该可以给我指明道路。”

　　新京报记者 谢莲

责任编辑：张建利