辉煌七十载,科技耀申城 | 从“合成一个蛋白质”到“合成生命”,上海“领跑”生命科学发展

发布时间:2019-09-12

最近,中国科学院上海药物研究所耿美玉课题组与上海绿谷制药研究院联合科研团队共同揭示了阿尔茨海默病的全新发病机制。同时他们研制的抗阿尔茨海默病糖类药物GV-971正在申报新药批文,一旦上市将打破世界上该领域16年未曾出新药的沉寂。

就在去年,来自上海的两项生命科学成果——世界首批体细胞克隆猴、国际首次人工创建单条染色体真核细胞,占据了2018年度中国十大科技进展的榜首。与此同时,人类表型组计划、蛋白质标签计划等生命科学领域的国际大科学计划,正在上海相继孕育成形,未来中国有望在全球主导这些领域发展方向,“领跑”国际相关生命科学研究。

回首新中国70年奋斗史,上海作为我国生命科学研究重镇,始终积极响应国家重大需求,站在世界前沿,发出中国声音。从解放初期的科学研究“零起点”,到上世纪60年代中期“合成一个蛋白质”,再到如今“合成生命”,这种敢为人先、勇攀高峰的首创精神,一直在上海这方创新热土上涌动、流淌。

勇气:敢为人先,挑战世界难题

翻开新中国70年科学技术发展史,人工合成牛胰岛素是为数不多的诺贝尔奖级成果之一。上世纪60年代,它的诞生如同“两弹一星”之于国防科技,为新中国基础科学研究赢得世界的关注与尊重。

1958年,中国科学院上海生物化学研究所科研人员提出要“合成一个蛋白质”。而就在三年前的1955年,英国《自然》杂志曾预言:“合成胰岛素将是遥远的事情。”

人工合成一个“活”的蛋白质究竟有多难?上世纪50年代,我国唯一合成过的简单氨基酸只有谷氨酸钠,即味精。合成一个蛋白质,需要将数以万计的氨基酸准确无误地通过200多步化学反应合成到一起并成功结晶,最终还要确保它具有生物活性。有人估测,仅是合成所用的化学溶剂,就足以灌满一个标准游泳池。

经过科研人员团结协作、努力奋战,合成胰岛素工作“一步一个脚印”向前推进。1965年9月17日清晨,科学家终于在试管中看到了结晶的闪光!

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人工全合成结晶牛胰岛素过程中,中国科学院上海生物化学研究所龚岳亭(左)、蒋荣庆(右)观察人工合成B链和天然A链的重组结果

继人工合成牛胰岛素之后,上海科学家联合全国科研同行经过多年努力,于1981年首次人工合成化学结构与天然分子完全相同的、具有生物活性的核酸大分子——由76个核苷酸组成的整分子酵母丙氨酸转移核糖核酸,标志着中国在该领域进入世界先进行列。

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人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸的三叶草二级模型

进入新世纪,科学家又从“生命分子的合成”向“合成生命”进发。去年,上海科学家“合成单染色体酵母”相关论文登上英国《自然》杂志,再次取得人工生命合成领域的重大突破。

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上海“加快向具有全球影响力的科技创新中心进军”科创成果展上展出的“国际首次人工创建单条染色体的真核细胞”实物模型

锐气:冲锋在前,急国家所急

新中国成立之初,百废待兴,处处都需要科学技术的救急解难。在那个疫病横行、缺医少药的年代,利用自身在生命科学领域的研究基础为国家排忧解难,成了上海科学家心头最大的期盼。

1953年,由天然有机化学家、药物学家和微生物学家等组成的“上海市抗生素研究工作委员会”成立。上海科学家冲锋在前,对当时急需而又处于生产“空白”的青霉素、链霉素、金霉素等抗生素,会同工业部门,从菌种筛选、发酵工艺、化学提取等方面协作攻关。很快,这几种抗生素就投入了生产,为我国抗生素工业的建立作出了巨大贡献。

 

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1951年,上海青霉素实验所试制成功第一支国产青霉素针剂。1953年5月,更名为“上海第三制药厂”的青霉素实验所开始批量生产青霉素,结束了中国长期依赖国外进口“盘尼西林”的局面

新中国成立初期,我国人均预期寿命仅35岁,1957年提高到57岁,抗生素工业的迅速建立无疑在其中起到了举足轻重的作用。

围绕国家人口健康的重大需求,上海在新药研发上不断创新,以“做老百姓吃得起的好药”为己任。1987年,由上海科研人员研制的抗疟药物蒿甲醚,成为我国第一个获得国际承认的自主研发新药。直到现在,青蒿素研究的“接力棒”仍在传递。中科院上海药物所正着手将青蒿素从种植到药物生产的全套技术向非洲转移,让抗疟药物更接近需要它的人们。

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20世纪80年代初,中科院上海药物所成功研制出具有新颖结构的抗疟新药蒿甲醚,其抗疟活性比青蒿素提高了六倍,被世界卫生组织列为治疗凶险型疟疾的首选药

从新中国成立初期以仿制药物为主,到此后一个阶段的模仿创新,进入新世纪的上海新药研发正逐步走向真正的原始创新——发现疾病发生发展机制,开辟新的药物研发领域和研发模式。大约20年前,中科院上海药物所耿美玉团队开始了抗阿尔茨海默病药物GV-971的研发历程,如今,这一即将走向终点的上海原创新药不仅有望改写老年痴呆患者无药可治的现状,还预示着我国在糖类药物研发的关键技术体系和研发模式上走到了世界前列,有望走出一条中国新药创制的“糖之路”。

位于浦东的张江药谷,经过20余年发展,已发展起可覆盖新药研发各环节的新药研发平台。作为上海战略性新兴产业的关键领域之一,生物医药产业去全年实现经济总量3433.88亿元,增长4.49%,其中制造业增速高达9.8%。

朝气:潜心原创,从点上突破到系统研究

基础研究往往需要几代人的积累,它是技术创新的后盾,也是产业发展的基石。

回首70年不懈奋斗,从世界上第一只“没有外祖父的癞蛤蟆”,到世界上首批体细胞克隆猴的诞生;从猕猴学习记忆研究,到脑与类脑智能的发展;从参与国际人类基因组计划,到发起人类表型组国际大科学计划,上海科学家对于“世界第一”的追求,逐步从点上突破,走向建立独树一帜的系统性研究。

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1961年3月,我国胚胎生物学家朱洗(左二),利用针刺注血法,在癞蛤蟆离体产出的无膜卵细胞上,进行了人工单性发育的研究,并获得世界上第一批“没有外祖父的癞蛤蟆”个体,证明了人工单性生殖的子裔是能够传宗接代的

2018年初,世界首批体细胞克隆猴“中中”“华华”诞生。仅过了一年,依托体细胞克隆技术培育出的昼夜节律紊乱疾病模型猴就已问世。与此同时,位于松江区的G60脑智科创基地也已启动建设,未来将形成一个集非人灵长类模式动物培育、脑科学与脑疾病研究、类脑智能研究等于一体的世界级研究中心,成为全球生物医药“灵长类时代”的标杆。

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世界首批体细胞克隆猴“中中”“华华”在沪诞生

原创!原创!还是原创!在上海科技奖励评选中,几乎每年都可以看到“十年磨一剑”甚至“二十年磨一剑”的项目;在上海的高校和科研院所中,越来越多的导师鼓励年轻学子放下对前途的顾虑,挑战世界级难题,在原始创新上发力。同时,科技政策也正在向给予原创性科研长期稳定支持的方向努力。

展望未来,我们有理由相信,在迈向具有全球影响力的科技创新中心的新征程上,上海生命科学将为提升上海创新策源能力,贡献更多原创动力。

(来源:文汇报)

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