北京時間10月5日下午，2022年諾貝爾化學獎揭曉。瑞典皇家科學院宣佈，將2022年諾貝爾化學獎授予卡羅琳·貝爾託齊(Carolyn R. Bertozzi)、莫滕·梅爾達爾(Morten Meldal)和卡爾·巴里·沙普利斯(K. Barry Sharpless)，以表彰他們“在點擊化學和生物正交化學方面的發展”，其中巴里·沙普利斯更是再次奪得諾獎。

南京大學化學化工學院的多位青年學者都與本屆諾貝爾化學獎獲獎者有着不同程度的交集，記者第一時間進行了採訪，並邀請他們進行解讀。

點擊化學是什麼？和大道至簡有相通之處

根據諾獎官網介紹，巴里·沙普利斯和莫滕·梅爾達爾的工作爲化學的功能形式——點擊化學——奠定了基礎，使得分子結構單元快速有效地結合在一起。

點擊化學（Click Chemistry），有時也被譯爲鏈接化學，是巴里·沙普利斯教授最先提出的一種合成理念。南京大學化學化工學院謝然研究員科普道，核酸和蛋白質是自然界中常見的生物大分子，複雜的化學結構和豐富的生物功能由小分子單元藉助碳-雜原子鍵的鏈接而實現。巴里·沙普利斯受此啓發，在2001年提出了點擊化學的理念，“通俗地說，就像是兩塊樂高拼接在一起，A+B形成AB這樣快速可靠地完成形形色色分子的化學合成。”謝然說，點擊化學與“大道至簡”的哲學思想有相通之處，通過最簡單有效的方法將兩個分子實體偶聯在了一起。有很多人會將點擊化學形象地稱爲“咔噠化學”，就像是兩樣東西拼接在一起的聲音一樣。

在巴里·沙普利斯（Barry Sharpless）提出點擊化學的概念之後不久，他與本年度另一位獲獎者莫滕·梅爾達爾（Morten Meldal）各自獨立報告了現在化學皇冠上的寶石：銅催化疊氮-炔烴環加成反應。這是一種精緻而高效的化學反應，目前已被廣泛用於藥物開發、繪製DNA圖譜和製造更匹配目的材料。

值得一提的是，巴里·沙普利斯是二次獲獎，由於他開闢了點擊化學這一全新領域。2001年他曾經憑藉在手性催化氧化反應方面的貢獻獲得2001年諾貝爾化學獎。點擊化學的概念對化學合成領域有很大的貢獻，在藥物開發和生物醫用材料等的諸多領域中，它已經成爲最爲有用和吸引人的合成理念之一。

生物正交化學照亮細胞，卻不會破壞正常化學反應

點擊化學爲生物正交反應提供了一個原型藍本。本年度第三位獲獎者卡羅琳·貝爾託齊(Carolyn R. Bertozzi)的獲獎理由是，將點擊化學提升到了一個新的維度。

爲了在細胞表面繪製重要但難以捉摸的生物分子——聚糖，她研發了能在生物體內使用的點擊化學反應，即生物正交反應。卡羅琳·貝爾託齊的生物正交反應不會破壞細胞的正常化學反應。這些反應現在被全球用於探索細胞和跟蹤生物過程，並已經在活體動物中實現了這一反應。利用生物正交反應，研究人員改進了癌症藥物的靶向性，目前正在臨牀試驗中進行測試。

所謂生物正交反應，可以理解爲在不影響生物體的前提下（與生物內原有的化學反應“正交”），在生物體中進行的高選擇性化學反應。謝然認爲，從這個角度而言，今年的諾獎既迴歸了化學反應本身，又打通了生物與化學之間的界限。

當我們試圖用化學方法去理解生物時，需要面對一個內源性挑戰——生物體自身的化學類型和組成十分複雜，“這就涉及到生物正交反應的基本概念——與特定的生理環境沒有關係，同時且保持它的化學惰性。”謝然說，這個反應體系是高度選擇性的，要儘量減少對原始生物體的影響，還要保證化學惰性，不會與生物體內部物質發生反應，不會發生副作用。此外，反應要適應生物體所需，在室溫條件、酸鹼適合的液相環境中快速發生。

“生物正交反應，實際上是衆裏尋他千百度。”謝然說，其實到目前爲止，沒有任何一個化學反應可在絕對嚴格的意義上滿足的符合生物正交反應的所有要求，或多或少有一些改進的空間，但這並不妨礙各國科學家以此爲目標，不斷地探索和優化。謝然的博士生導師北京大學陳興教授，以及北京大學的陳鵬教授、王初教授是國內最早從事生物正交反應研究和應用的國內化學生物學領軍人物，他們爲我國的化學生物學發展也作出了一系列探索性工作。值得一提的是，陳興教授曾跟隨卡羅琳·貝爾託齊學習。

生物正交化學反應的出現，爲科學家對生命進程的原位研究帶來了革命性的技術，已經成爲化學生物學這一新興交叉領域的核心方向之一。“今年的諾貝爾化學獎實際上是對整個化學生物學領域的肯定。”謝然認爲，點擊化學概念提出到現在不過20餘年，生物正交化學就已經經歷了從簡單的活細胞體系向更爲複雜的生物活體升級的一系列發展歷程，點擊化學和生物正交反應在生命科學研究、醫藥研發、臨牀診療等多個領域均展示出了廣闊的應用前景，勢必爲人類帶來更大的利益。

學生眼中的K.巴里·沙普利斯：科學界的老頑童

南京大學化學化工學院的李劼教授，2015年至2018年在美國斯克裏普斯研究所開展了爲期3年的化學生物學博士後研究，他的聯合博士後導師之一正是卡爾·巴里·沙普利斯。有趣的是，他的另一位聯合博後導師吳鵬教授是巴里的博士生，同時也是今年另一位諾獎得主卡羅琳的博士後。“他真的是一位科學界的‘老頑童’。”對於自己的導師，李劼如是評價，“巴里的腦子裏只有學術，只關心怎樣讓化學變得更酷。”

卡爾·巴里·沙普利斯的科研道路開展得相當順利，他幾乎獲得了化學界和科學界的所有獎項。2001年，卡爾·巴里·沙普利斯憑藉“不對稱有機催化”首度摘得諾貝爾化學獎。按照諾獎頒獎的慣例，會給得獎人一小段報告時間，說說自己的科研成果。誰知，卡爾·巴里·沙普利斯沒有說自己的獲獎項目“不對稱有機催化”，而是提到了自己接下來科研的重點“點擊化學”。這種作法在當時可謂是獨樹一幟。要知道，得了一次諾貝爾獎，可是擁有了足夠“躺平”的資本。但卡爾·巴里·沙普利斯卻已經開始了新的研究方向。

“點擊化學的誕生，其實和巴里的夫人，還有他的研究所所長有一定的關係。”李劼告訴記者，在卡爾·巴里·沙普利斯提出“點擊化學”的概念後，他身邊最親近的人給他定下了新的“小目標”：目前的分子化學合成規劃還是大了些，能不能再“化繁爲簡”，再簡單一些？

自此，“簡單”便成爲了卡爾·巴里·沙普利斯科研的新目標。他不僅接受了挑戰，而且當真讓“點擊化學”的概念越來越通俗易懂。在10月5日的諾獎發佈會結束後，互聯網上甚至有高中化學奧賽老師評論：這個化學反應太簡單了，連高中生都能做！

“能有這樣的社會評論，某種程度上其實是導師的成功。”李劼在接受記者採訪時表示，雖然卡爾·巴里·沙普利斯發現的化學反應，簡單到似乎“高中生都能做”，但它極大影響了其他的科學領域。“化學是中心科學，爲其他領域提供了思想和工具，應該讓別人更好的理解和應用。導師能夠在諾獎評選中能夠‘梅開二度’，很大程度上是因爲他的研究已經滲透到生命科學、材料科學等衆多領域。”

這位極富個性的科學“老頑童”，有別於讀者們對於科研工作者的木訥的刻板印象，不僅話多，而且聊起天來“天南海北”。“被巴里喊進辦公室，沒有個兩三小時出不來。”李劼笑着回憶自己和導師相處的時光，“他很和藹，聊天時更是如此，會從美國電影聊到化學反應。一開始你很難迅速找到他說話的重點，後來跟上導師的邏輯後我才發現，原來他的學術思想和對反應的理解都融匯在交談內容中。”

雖然聊起天來沒有邊界，但對待科研，卡爾·巴里·沙普利斯十分嚴謹，甚至是位標準的“工作狂”。李劼告訴記者，導師有着自己獨特的作息，從下午兩點開始在實驗室工作，一直到晚上兩三點纔會休息，這中間，卡爾·巴里·沙普利斯幾乎不會休息。通宵達旦的工作中，卡爾·巴里·沙普利斯也有過不小心的時候。一次實驗室中的不慎，讓他付出了沉重的代價。因爲一次核磁管爆炸，當時沒有帶護目鏡的卡爾·巴里·沙普利斯失去了一隻眼睛。後來，他把這段經歷寫成一篇短文發表，告誡化學專業的師生們，在實驗室裏無論任何時候都必須認真戴好防護鏡，做好安全防護工作。

記者瞭解到，卡爾·巴里·沙普利斯2019年當選中國科學院外籍院士。他還是中科院上海有機化學研究所等多所國內研究所和高校的客座教授。在2019年之前，每年都會到中國進行科研交流，度過一段時間。他的實驗室一直有中國學生學者在攻讀博士學位或從事博士後研究，爲中國的化學界培養了一批優秀人才。

來源：交匯點新聞、央視新聞客戶端綜合整理

編輯：徐亦丹

責任編輯：張俊 SF065