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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.

党的领导是法治中国建设的根本保证******

　　作者：徐明（中国地质大学（武汉）公共管理学院教授、自然资源部法治研究重点实验室研究员）

　　党的二十大报告指出：全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴，关键在党。近年来，中共中央印发的《法治中国建设规划(2020-2025年)》和国务院印发的《法治政府建设实施纲要（2021-2025）》,两者承前启后相互衔接，在确保“十四五”时期“一规划两纲要”的统一协调的基础上，为构建更加完善更加与时俱进的法治中国，绘就出了宏伟蓝图，为全面推进法治中国建设、全面建设社会主义现代化国家，指引了更加明确的方向。法治中国建设是中华民族需要长期坚持的一项光荣而重大的历史任务，也是中华民族必须面临的一场自上而下的深刻的社会变革。法治中国建设是我们党和国家当前和今后相当长时间内的重大工作，必须加强党中央对这一重大工作的集中统一领导，党的领导是法治中国建设的根本保证。

　　党的领导是社会主义法治的本质要求

　　中国特色社会主义最本质的特征是中国共产党领导，党是最高的政治领导力量，是领导一切的，这是新时代党建实践的升华，对党建理论认识的一次重大飞跃，也是建党百年历史经验的深刻总结。党领导一切自然包括对法治工作的领导，法治工作只有在党的领导下，与党的路线方针政策保持一致，才能更好地发挥法治固根本的作用，才能更好地服务社会、造福人民，所以坚持党对法治工作的领导，是确保法治工作正确方向的前提，是法治工作高质量发展的必然要求，是推进全面依法治国走向成功的根本保证。在全面推进法治中国建设的过程中，我们必须一体推进党的建设和法治建设，这是我国法治建设必须解决的核心问题，是政治和法治关系在党的建设中的集中反映，关键在正确认识党和法的关系，正确处理坚持党的领导和依法治国的关系。必须抓住党的全面领导这个根本，并以此为一切活动的立足点和出发点，在全面推进中国式现代化的过程中，不断把中国特色社会主义法治优势转化为国家治理效能。

　　党的领导是社会主义法治的最大优势

　　社会主义法治之所以能固根本，长期造福人民，历史和现实都以无可辩驳的事实证明：党的领导是社会主义法治的最大优势，它是由我国宪法和法律的性质决定的，是历史的必然、人民的心声。新中国成立之初，就通过宪法这一根本大法确立了中国共产党的领导地位；党的十一届三中全会以来通过不断强化社会主义法治建设，全面推进有法可依、有法必依、执法必严、违法必究的方针，我国法治化进程全面提速，民主化进程全面提升；党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央全面推进依法治国，立足我国实际，在更高起点上统筹推进科学立法、严格执法、公正司法、全民守法，法治中国建设全面有序推进。与此同时，党中央不断推进司法改革，强化全面依法治国的体制机制建设，加强对法治中国建设的集中统一领导。党的十八届四中全会审议通过的《中共中央关于全面推进依法治国若干重大问题的决定》标志我国法治建设全面进入一个新的阶段，党中央从战略部署的高度对全面依法治国作出了顶层设计。党的十九届三中全会决定组建中央全面依法治国委员会，对全面推进依法治国进行新的战略部署，注重从顶层设计、总体布局、统筹协调等方面全面系统阐述新时代推进全面依法治国的重要思想和重大意义。中共中央办公厅、国务院办公厅印发《党政主要负责人履行推进法治建设第一责任人职责规定》，明确党政主要负责人为切实履行法治建设的重要组织者、推动者和实践者，这些将进一步促进党领导的社会主义法治的最大优势的发挥。

　　党的领导是破解法治领域改革难题的重要法宝

　　党的二十大报告明确提出要在法治轨道上全面建设社会主义现代化国家。在法治的轨道上全面建设社会主义现代化国家首先必须要搞好法治建设。法治建设是一项复杂系统的工程，涉及到国家政治、经济、科学、文化、外交等，涵盖法治国家、法治政府、法治社会建设的方方面面，贯穿于立法、执法、司法、守法各领域各环节，事关国家改革发展稳定的大局。当今世界局势变化多端，我国正处于实现中华民族伟大复兴的关键期，改革攻坚的深水期，发展稳定安全任务艰巨繁重，在全面推进依法治国的过程中，法治领域复杂性、敏感性、艰巨性问题不断凸显，改革发展面临许多难啃的硬骨头、难铲的绊脚石。中国共产党在任何时候都是中国特色社会主义事业的领导核心，是我们破解法治领域一切改革难题的前提。坚持党的领导，要善于从政治上分析问题解决问题，在坚持党对全面依法治国的领导这一根本问题上，我们必须保持清醒的认识，必须旗帜鲜明讲政治，坚持讲政治和讲法律的有机统一，要在大是大非面前不断提升政治判断力，要不断提高对新时代党的思想理论的政治领悟力，要不断提高对党的路线方针政策贯彻落实的政治执行力，这是我们破解法治领域改革难题的关键。在法治中国建设的过程中，我们只有在党的集中统一领导下，牢记新时代中国共产党的使命任务，自信自立、守正创新、踔厉奋发、勇毅前行，才能充分发挥党协调各方力量资源的优势，才能集中力量办大事，才能攻坚克难，不断取得新的突破性进展，才能迎刃而解法治领域改革难题。要破解法治改革领域的难题，必须加强立法，立法必须科学，科学立法是解决一切难题的前提，严格执法是基础，公正司法是防线，全民守法是关键，四个方面紧密联系互为支撑。不断加强体制机制建设，要立足于制度完善，着眼于体制改革，致力于机制创新，要全面深化司法领域的改革，为推进党的领导制度化、法治化建设营造优质的法治环境。

　　党的领导是社会主义法治最根本的保证

　　法治与政治难舍难分，任何形式的法治都是以一定的政治理论、政治逻辑、政治立场为支撑的，任何时代的法治都会深深地打上那个时代的政治烙印，法治本身是一种具有鲜明时代色彩的政治形态。坚持党对全面依法治国的领导是确保我国法治坚持正确方向的前提。中共中央印发的《法治中国建设规划（2020－2025年）》提出：“健全党的全面领导制度。推进党的领导入法入规，着力实现党的领导制度化、法治化。”“入法”就是将党的领导这种制度形式以法律形式固定下来，上升到国家法律层面，让党的领导于法有据，通过法律明确党的领导地位，规范党的领导活动，有序推进党的领导法治化。“入规”就是加强党的制度建设，通过制度来保障党的领导地位，推进党的建设，强化党的职责，全面推进党的领导制度化。法律和制度是全面贯彻实施党的路线方针政策的双重保证，要进一步发挥人大主导立法的作用，突出政府在立法工作中的重要性，加快推进立法体制改革和立法机制创新，全面加强新时代的立法工作，特别加强重点领域立法，重视新兴领域立法，完善涉外领域立法，将新时代符合党的主张、人民意愿的新理念新思想，严格按照法定程序转化为国家意志，转化为全社会共同遵循的法治准则，始终将党的领导作为我国法治建设源源不断的力量源泉。

　　为了更好地保证党对法治中国建设的全面领导，必须全面贯彻落实好党的二十大报告精神，时刻牢记新时代新征程中国共产党的使命任务，进一步完善以宪法为核心的中国特色社会主义法律体系，增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”。要进一步加强党对立法工作的领导，特别是立法机关要紧扣国家发展的实际，紧扣法治中国建设的需求，坚持质量与效率并重，使我国的立法更加科学、更加民主，全面提升依法立法水平，让立法真正能够反映党的意志和人民的心声。要深入开展法治宣传工作，让法治成为中华民族的一种崇高的信仰，永远根植于人民心中。党员领导干部在全面依法治国的过程中，要发挥好“关键少数”的作用，必须有清醒的政治自觉，不断运用法治思维方式，做好法治中国建设的模范。党要成为带头守法的领头雁，始终坚持在宪法法律范围内活动，坚决维护国家法治统一、尊严、权威，切实保证宪法法律有效实施。

　　[本文系2019年国家社科基金重点项目“我国人类遗传资源保护的立法机理与制度构建研究”（19AFX021）的阶段性成果。]

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）