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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.

严打暴力恐怖活动 中国连续6年保持暴恐案事件“零发生” ******

　　中新网1月10日电 公安部新闻发言人李蓓10日介绍，2022年，全国公安机关坚决捍卫国家政治安全。始终保持对暴力恐怖活动的严打高压态势，加强反恐国际合作，全力打好反恐防恐“组合拳”，连续6年保持暴恐案事件“零发生”，社会安定和谐、人民安居乐业。

　　公安部10日召开新闻发布会，通报一年来公安机关各项措施落实及成效，介绍第三个中国人民警察节相关活动安排和2023年全国公安厅局长会议有关情况。

　　李蓓指出，2022年，全国公安机关坚决捍卫国家政治安全。严密防范、严厉打击境内外敌对势力渗透颠覆捣乱破坏活动，全力防范化解网上网下政治安全风险。深入开展反分裂斗争，坚决维护祖国统一、民族团结。始终保持对暴力恐怖活动的严打高压态势，加强反恐国际合作，全力打好反恐防恐“组合拳”，连续6年保持暴恐案事件“零发生”，社会安定和谐、人民安居乐业。全面贯彻“团结教育挽救绝大多数，依法打击极少数”政策，依法防范打击“法轮功”“全能神”等邪教组织违法犯罪活动，深入开展对涉案邪教人员教育转化。

　　李蓓表示，2022年，全国公安机关全力维护社会大局持续稳定。坚持严打方针不动摇，充分发挥主力军作用，常态化开展扫黑除恶斗争，紧盯人民群众反映强烈的突出违法犯罪问题，深入开展“云剑”“净边”“净网”“昆仑”“断卡”“猎狐”“团圆”等专项行动，依法严厉打击涉枪涉爆、电信网络诈骗、跨境赌博、侵犯公民个人信息和“盗抢骗”“黄赌毒”“食药环”以及涉铁路等违法犯罪，取得显著成效。

　　截至2022年11月底，全国共破获电信网络诈骗案件39.1万起，同比上升5.7%，抓获犯罪嫌疑人数同比上升64.4%，立案数同比下降17.3%，造成财产损失总价值同比下降1.3%，实现了“两升两降”工作目标；全力打好网络犯罪歼灭战和网络空间生态治理战，共侦办侵犯公民个人信息、黑客破坏攻击等网络犯罪案件8.3万起，打掉各类网络黑产团伙8700余个，抓获犯罪嫌疑人15.6万名；全力维护人民群众“吃、住、用”安全，侦破食药环和知识产权领域刑事案件7.7万起，抓获犯罪嫌疑人10.7万名；大力实施禁毒“清源断流”战略，严打涉毒违法犯罪，破获毒品犯罪案件3.2万起，缴获各类毒品18.9吨；打击整治跨境赌博违法犯罪坚决有力，侦办跨境赌博及相关犯罪案件37527起，有效遏制境外吸赌招赌势头。持续加强国际执法合作，防范和打击各类跨国犯罪，推动有关国家严厉打击侵害中国在外机构和人员合法权益的违法犯罪活动。

　　李蓓介绍，2022年，全国公安机关切实保障公共安全。纵深推进打击长江流域非法捕捞犯罪“长江禁渔”行动持久战，强化沿长江15省市公安机关和长江航运公安机关区域警务合作，破获非法捕捞刑事案件7500余起，抓获犯罪嫌疑人1.2万名，打掉团伙720余个，有力服务长江经济带高质量发展。积极回应人民群众呼声和关切，开展夏季治安打击整治“百日行动”，从“打防管治”四条战线对各类违法犯罪发起凌厉攻势，破获刑事案件64万余起，抓获违法犯罪嫌疑人143万余名，挂牌整治治安乱点7442个，全国刑事案件实现了立案同比下降、破案同比上升，坚决维护了社会治安大局持续稳定。

　　切实强化社会治安防控能力水平，以“示范城市”创建活动为牵引，深入推进社会治安防控体系建设，累计建成街面警务站2.1万个，着力加强圈层查控、单元防控、要素管控。有力抓实公共安全隐患排查整治，强化道路交通和铁路、民航、港航、公交、地铁等安全隐患排查整治，减少公共安全事故发生。在机动车增加2129万辆，保有量达4.17亿辆，驾驶人增加2064万人，总量突破5亿人的情况下，交通安全形势稳中向好，较大、重特大事故明显下降。严密边境口岸管理防控措施，按照国家整体防疫措施要求，配合有关部门及时调整工作举措，切实保障人民群众生命健康安全。

　　李蓓说，2022年，全国公安机关全力服务保障高质量发展。立足高质量发展需要，聚焦实施国家重大战略，出台支持服务保障海南自由贸易港建设、贵州在新时代西部大开发上闯新路、浙江高质量发展建设共同富裕示范区等政策措施，保证1.5万趟中欧班列运行安全，更好服务保障区域协调发展。

　　坚持外防输入、内防反弹，全力做好秩序维护、社会面管控等工作，有力服务疫情防控大局。统筹疫情防控和经济社会发展，制定出台服务保障常态化疫情防控和经济社会发展包容审慎执法指引措施，及时研究推出公安机关服务经济社会发展、助力稳住经济大盘 10 项重点措施，着力服务“六稳”“六保”。深化公安“放管服”改革，集中推出一批移民出入境管理、治安户政管理、道路交通管理等便民利企新举措，全国各级公安机关接入部平台政务服务事项数量3.7万项，其中，“全程网办”1.2万项，“最多跑一次”2.3万项。深化车检改革、便利二手车交易登记等公安交管便民利企新措施，惠及6亿多人次，减少群众、企业办事费用60多亿元。

　　她还表示，2022年，全国公安机关深入推进法治公安建设。持续深入推进法治公安建设，公安工作法治化水平和执法公信力稳步提升。积极推动和参与制定《中华人民共和国反电信网络诈骗法》等法律法规，围绕打击突出违法犯罪，研究出台相关法律适用指导意见，为公安机关执法办案提供了有力法律保障。累计建成市、县两级公安机关集执法办案、监督管理、服务保障等多功能于一体的“一站式”执法办案管理中心3049个，完成率达99.3%。加强执法源头、执法过程和执法质量管控，深化落实法制员制度，全国已配备专职法制员1.6万名、兼职法制员7.3万名。

　　持续推进执法资格考试工作，全国在职民警共有190余万人取得基本级执法资格，6万人取得高级执法资格。大力推动执法信息化建设，有效提升执法办案和监督管理效能。严格落实防止干预司法“三个规定”，集中整治有案不立、压案不查、降格处理等执法突出问题和顽瘴痼疾，公安机关执法能力和水平得到进一步提升。

　　李蓓称，2022年，全国公安机关大力实施改革强警战略。推动市县公安机关大部门、大警种制改革，加快健全完善“情、指、行”一体化等各项警务机制和勤务模式改革，有力提升警务运行效能和实战水平。大力实施公安大数据战略，有效助推公安工作质量变革、效率变革、动力变革。稳步推进专家人才库建设，印发实施《关于加强和改进新时代公安人才工作的实施意见》，着力推动高层次人才培养选拔。坚持大抓基层、大抓基础，加强和改进以派出所为重点的基层基础工作，坚持和发扬新时代“枫桥经验”，深入组织开展矛盾纠纷排查调处化解，基础防范和基层治理水平得到进一步提升。不断深化人民警察管理制度改革，着力推动公安队伍革命化、正规化、现代化、职业化建设，27个省份完成了辅警管理地方立法。

　　她还指出，2022年，全国公安机关着力锻造“四个铁一般”高素质过硬公安铁军。强化民警思想理论武装。持续巩固队伍教育整顿和中央巡视整改成果，常态化推进顽瘴痼疾整治，围绕整治“政商旋转门”问题，进一步推动规范经商办企业、离职从业管理等监督管理。深入纠治“四风”特别是违反中央八项规定精神突出问题，出台施行公安部严禁违规宴请六项规定等一系列从严治警规定制度，严管党员民警“八小时”外纪律作风。

　　持续推进全警实战大练兵，部署开展最小作战单元现场处置专项训练，采取红蓝对抗、随机抽查、综合演练等方式方法，着力提升应对复杂情况、驾驭复杂局势的能力水平。深入推进公安院校实战化教学改革，有力提升公安专业人才培养质量。精心组织召开全国公安系统英雄模范立功集体表彰大会。授予(追授)一、二级英模245名，为385个集体、2847名个人记功嘉奖，联合共青团中央、全国妇联、全国总工会等部门通报表扬833个集体、2891名个人，极大激发奋进新时代、建功新时代的警心斗志。坚持从优待警，印发《关于深入推进爱警暖警工作的指导意见》，让“有困难找组织”成为民警第一选择，稳步推进解决民警家庭实际困难，督促各地落实爱警暖警措施，强化对公安英烈家属、公安英模、因公牺牲民警辅警家庭和受灾特困民警辅警家庭的关心关爱，组织走访慰问民警辅警家属子女42.7万户、基层单位4.6万个，612名民警子女享受教育优待。

　　此外，2022年，全国公安机关共有308名民警、179名辅警因公牺牲，4334名民警、3470名辅警因公负伤。他们用生命与热血书写了人民警察守平安、护稳定、促发展的铿锵乐章，铸就了新时代人民公安不忘初心、牢记使命的忠诚丰碑，用感人至深的先进事迹，激励广大公安民警砥砺奋进、再上征程。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）