張申碚，1958 年進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所工作，歷任見(jiàn)習(xí)員、研究實(shí)習(xí)員、研究生( 肄業(yè))、助理研究員、高級(jí)工程師、中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所科研計(jì)劃處副處長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院上海分院副院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院上海生物工程實(shí)驗(yàn)基地籌建處主任、中國(guó)科學(xué)院上海腦研究所副所長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究中心副主任、加拿大多倫多大學(xué)醫(yī)學(xué)院訪問(wèn)學(xué)者、美國(guó)普洛麥格公司中國(guó)業(yè)務(wù)專(zhuān)家。在人工合成結(jié)晶牛胰島素工作時(shí)、任上海生化所研究實(shí)習(xí)員。
張申碚
1966年12月下旬，我和生化所的一些同事在“大串聯(lián)”途中抵達(dá)韶山，聽(tīng)到高音喇叭中播出的新聞：“我國(guó)科學(xué)家在世界上第一次完成人工全合成結(jié)晶牛胰島素”，心中感到十分高興。作為人工合成胰島素課題組的普通成員，我們也為這一成果的實(shí)現(xiàn)出過(guò)力，流過(guò)汗，經(jīng)歷過(guò)一段難忘的歲月。
今年恰逢人工合成胰島素工作完成50 周年，我謹(jǐn)以此篇短文，回憶當(dāng)時(shí)的一些歷史，并以此懷念那些為這項(xiàng)重大成果作出杰出貢獻(xiàn)的老師們和同事們。
1 “趕超”是我們的夢(mèng)想
1958年是“大躍進(jìn)”的年代，在當(dāng)時(shí)“趕超”的大形勢(shì)下，科技界也行動(dòng)起來(lái)，生化所的科研人員經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的蘊(yùn)釀、調(diào)研、討論，決定將人工全合成結(jié)晶牛胰島素作為我們“趕超”的目標(biāo)。當(dāng)時(shí)，世界上合成的最大多肽是九肽催產(chǎn)素，而胰島素不但是一個(gè)由兩條肽鏈51個(gè)氨基酸組成的多肽，而且其晶體具有三維空間結(jié)構(gòu)，又具有降低血糖的生物活力，當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是一個(gè)最小的蛋白質(zhì)，英國(guó)科學(xué)家F. Sanger剛在1955年完成了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)(氨基酸排列順序) 的測(cè)定工作，如能人工合成，將是生命科學(xué)研究上的一個(gè)重大突破。
1958年12月，是人工合成胰島素正式立項(xiàng)的時(shí)間，我就是在那個(gè)時(shí)候進(jìn)入了中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)研究所蛋白研究室多肽研究組工作。記得12月初，在岳陽(yáng)路320號(hào)上海分院的工會(huì)活動(dòng)室(現(xiàn)在是生化細(xì)胞所的行政樓底層) 召開(kāi)了多天的討論會(huì)。除了生化所的科研人員外，還邀請(qǐng)了北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等兄弟單位的同行參加。我就是從這次會(huì)議開(kāi)始認(rèn)識(shí)胰島素的。會(huì)上，對(duì)完成這項(xiàng)任務(wù)，大家還是有信心的，這不僅因?yàn)楫?dāng)時(shí)我國(guó)在生物化學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)研究上已具有一定的水平，而且，生化所的多肽組經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的練兵，已合成了九肽催產(chǎn)素。為了解決對(duì)原材料氨基酸的大量需求，生化所建立的東風(fēng)生化試劑廠也已開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。會(huì)上還對(duì)具體的攻關(guān)方案也進(jìn)行了討論。當(dāng)時(shí)，杜雨蒼先生的發(fā)言給我留下了深刻的印象，他是1958 年北大的畢業(yè)生，后來(lái)在胰島素A、B鏈的拆分和重組合研究中作出了貢獻(xiàn)，他關(guān)于人工合成A鏈和人工合成B鏈重組合成人工全合成胰島素的部分原始實(shí)驗(yàn)記錄現(xiàn)存于中國(guó)革命歷史博物館。
在這以后的一段日子里，生化所的科研人員在鄒承魯院士的帶領(lǐng)下，完成了天然胰島素A、B鏈的拆分和重組合的研究工作，為以后的全合成工作打開(kāi)了通路。
2 領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷，團(tuán)結(jié)的集體
我感到十分幸運(yùn)，一踏上工作崗位就來(lái)到生化所的蛋白室多肽合成組。這個(gè)研究組承擔(dān)了胰島素B鏈(30肽) 的合成工作，是一個(gè)非常值得懷念的集體。
研究室副主任兼研究組組長(zhǎng)鈕經(jīng)義院士是一位學(xué)識(shí)淵博、待人和藹的科學(xué)家，他對(duì)多肽和蛋白質(zhì)化學(xué)造詣很深，他建立的肼解法測(cè)定蛋白質(zhì)C末端順序的技術(shù)已寫(xiě)進(jìn)了教科書(shū)。鈕先生對(duì)我們青年技術(shù)人員非常關(guān)心。他既要主持全組的工作，設(shè)計(jì)B鏈的合成方案，又要考慮各項(xiàng)技術(shù)工作的建立，并經(jīng)常到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工作。鈕先生領(lǐng)導(dǎo)下的幾員大將也對(duì)我們很關(guān)心。龔岳亭院士是人工合成胰島素工作中的業(yè)務(wù)骨干，我們都稱他為“龔大師”，他在科研上有豐富的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常對(duì)我們的工作提出改進(jìn)意見(jiàn)。黃維德先生和葛麟俊先生兩位女將，做研究細(xì)
致認(rèn)真，在繁重的工作外還要關(guān)心組里的許多鎖事。陳常慶先生是年輕的有機(jī)化學(xué)專(zhuān)家，為人工合成胰島素工作提出過(guò)不少好的想法和建議，在進(jìn)行一些危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，他總是走在前面。
在這個(gè)集體中，不管是研究員還是見(jiàn)習(xí)員，都平等相處，互相幫助，所做的工作得到大家的尊重。在那個(gè)緊張工作的歲月中，我們組還組織過(guò)一些集體活動(dòng)。記得有一次全組去無(wú)錫旅游，用的是發(fā)表論文的稿費(fèi)，選擇了一個(gè)價(jià)格不高的旅行社，平均每人的費(fèi)用是人民幣16元，三個(gè)人住一間房間，在太湖邊我們還進(jìn)行了打水漂的友誼賽。黃維德先生的妹夫是我國(guó)駐蘇大使館的高級(jí)官員，在他回國(guó)度假時(shí)，黃先生安排了一次機(jī)會(huì)，讓我們和她的妹夫見(jiàn)面，了解當(dāng)時(shí)中蘇關(guān)系的狀況。
在人工合成胰島素工作進(jìn)行的6年又9個(gè)月的時(shí)期中，中央的政策為這一成果的實(shí)現(xiàn)起了保證作用，如執(zhí)行“科學(xué)十四條”，保證5/6的時(shí)間用于科研，尊重知識(shí)分子，讓科學(xué)家有職有權(quán)等，為科學(xué)研究提供了良好的外部環(huán)境。
人工合成胰島素的工作能取得成功，離不開(kāi)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的支持。生化所的王應(yīng)睞所長(zhǎng)、曹天欽副所長(zhǎng)和王芷涯書(shū)記為這項(xiàng)工作的組織領(lǐng)導(dǎo)花費(fèi)了不少心血。人工合成胰島素能堅(jiān)持6年又9個(gè)月而從不用擔(dān)心經(jīng)費(fèi)的來(lái)源，如果沒(méi)有國(guó)家、中國(guó)科學(xué)院和研究所的支持是無(wú)法想象的。在“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”結(jié)束后，也有人對(duì)這一工作提出責(zé)難，在這時(shí)候，聶榮臻副總理和中國(guó)科學(xué)院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)都表示了要繼續(xù)做下去的堅(jiān)定決心。在工作進(jìn)行中，國(guó)家科委和中國(guó)科學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)曾多次來(lái)所視察。我記得最清楚的是參加1960年聶總接見(jiàn)人工合成胰島素全體工作人員的會(huì)議和出席上海市招待中國(guó)科學(xué)院全體院士(當(dāng)時(shí)稱學(xué)部委員) 的宴會(huì)。聶總的接見(jiàn)安排在上海友誼電影院的大會(huì)議室，接見(jiàn)的時(shí)間不長(zhǎng)，但很隆重。聶總對(duì)與會(huì)者發(fā)表講話，并提出要求，他的講話鼓舞了我們趕超世界先進(jìn)水平的決心。1960年夏天，中國(guó)科學(xué)院學(xué)部(院士) 大會(huì)在上海召開(kāi)，那時(shí)我們正參加“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”，每天除了幾小時(shí)的睡眠，其他的時(shí)間均在實(shí)驗(yàn)臺(tái)旁度過(guò)。那天我們接到邀請(qǐng)，要作為胰島素工作組的代表出席上海市招待全體學(xué)部委員的宴會(huì)，脫下工作服就從實(shí)驗(yàn)室出發(fā)。那是我有生以來(lái)第一次見(jiàn)到這樣大的場(chǎng)面。席間，郭沫若院長(zhǎng)來(lái)到我們桌旁，和我們一一握手，他還風(fēng)趣地說(shuō)：“我是你們的院長(zhǎng)，對(duì)你們的工作不夠關(guān)心，應(yīng)該檢討?！?/span>
3 科研輔助人員的貢獻(xiàn)
人工合成胰島素的工作是由中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)研究所、有機(jī)化學(xué)研究所和北京大學(xué)合作的項(xiàng)目，由我國(guó)著名的科學(xué)家鈕經(jīng)義、鄒承魯、汪猷、邢其毅院士領(lǐng)銜擔(dān)綱的，他們都是我國(guó)生物化學(xué)界和有機(jī)化學(xué)界的泰斗，在他們帶領(lǐng)下，一批中青年科學(xué)家成為科研攻關(guān)的主力。還有一批更為年輕的輔助人員承擔(dān)了繁重的技術(shù)支持工作，在最后發(fā)表的論文中雖然未署上他們的名字，但他們的貢獻(xiàn)仍是這一復(fù)雜的工程中不可缺少的部分。
這是一支相當(dāng)年輕的隊(duì)伍，當(dāng)他們走進(jìn)科學(xué)院這高深莫測(cè)的研究機(jī)構(gòu)時(shí)，大多是不到20歲的中學(xué)畢業(yè)生。在老師們的帶領(lǐng)下，他們勤學(xué)好問(wèn)，勇于實(shí)踐，不怕困難，不怕失敗，在很短的時(shí)間里，就掌握了必要的技術(shù)，并在以后的工作中不斷改進(jìn)，精益求精。
人工合成多肽的工作，要求提供高度純凈無(wú)水的有機(jī)溶劑。由于化學(xué)試劑商店能買(mǎi)到的產(chǎn)品均不能達(dá)到這一要求，課題組必須建立自己的溶劑處理隊(duì)伍。人工合成蛋白質(zhì)，好比用10多種氨基酸作為建筑材料，建造起“智能化”(具有生物活力)的高樓大廈(蛋白)，需要大量的氨基酸衍生物和小肽作為原料。對(duì)于合成后的多肽，需要通過(guò)層析、電泳和氨基酸組成分析來(lái)鑒定產(chǎn)品正確與否，要通過(guò)元素分析來(lái)測(cè)定其含有各種元素的成分是否符合理論值(圖1)。拿到胰島素最終的產(chǎn)品(包括重組天然胰島素、半合成胰島素和人工全合成胰島素)?后，要用小白鼠驚厥法來(lái)測(cè)定生物活力，因而要建立動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。?/span>6 年多的科學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，科研輔助人員為人工全合成胰島素工作提供了大量的科學(xué)數(shù)據(jù)。
在完成這一成果的過(guò)程中，科研技術(shù)人員克服了許多困難。中國(guó)科學(xué)院的實(shí)驗(yàn)條件，在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)應(yīng)該說(shuō)是不錯(cuò)的了，但也有許多不盡如人意的地方。生化所的毒氣櫥排風(fēng)力都太小，一個(gè)人在實(shí)驗(yàn)中使用有毒有刺激性的化學(xué)藥品，不僅同一房間的人要“有難同當(dāng)”，就是附近的實(shí)驗(yàn)室，也得受“隔壁氣”。在多肽合成的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種具有很強(qiáng)催淚性的產(chǎn)物，這時(shí)常常是一人做實(shí)驗(yàn)，大家一起流淚。多肽合成中常需要用一種稱為Cbz.Cl的氨基保護(hù)劑，合成這一試劑時(shí)，要用光氣作為原料。光氣能窒息人的呼吸系統(tǒng)，在戰(zhàn)爭(zhēng)中曾作為化學(xué)武器使用。為了合成這一重要的原料，研究所請(qǐng)求兄弟單位和化工廠的支持，提供必要的工作條件，即使如此，還少不了要吸進(jìn)少量的毒氣。在實(shí)驗(yàn)規(guī)模較小時(shí)，我們也在實(shí)驗(yàn)大樓的屋頂平臺(tái)上做實(shí)驗(yàn)，利用大氣來(lái)稀釋毒氣(圖2)。除了光氣實(shí)驗(yàn)外，其他有毒氣體的實(shí)驗(yàn)也常在屋頂進(jìn)行。還有，多肽合成常用的縮合劑(簡(jiǎn)稱DCCI) 對(duì)有些人會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的過(guò)敏反應(yīng)，出現(xiàn)臉部水腫。這些困難都被我們克服了。
小肽的合成也不是易事，特別是遇上具有多個(gè)活性基團(tuán)的氨基酸，需要多重保護(hù)和多次去保護(hù)，實(shí)驗(yàn)頗費(fèi)周折。在20世紀(jì)50年代，一個(gè)5肽的合成工作有可能成為一篇博士論文，在這個(gè)意義上，可以說(shuō)，我們?cè)S多青年人的工作已是“超博士”水平了。在進(jìn)行人工合成胰島素的時(shí)代，氨基酸自動(dòng)分析儀尚未問(wèn)世，做氨基酸組成定量分析得依靠手工操作進(jìn)行柱層析分析。為了摸索最佳條件，負(fù)責(zé)這一工作的同志日夜辛勞，對(duì)使用的樹(shù)脂、緩沖液和實(shí)驗(yàn)條件做了大量的探索工作。在人工合成胰島素工作開(kāi)展前，生化所沒(méi)有專(zhuān)職的元素分析人員，大多數(shù)的樣品需送到外單位做分析。通過(guò)人工合成胰島素的工作，生化所在老專(zhuān)家指導(dǎo)下，選派青年技術(shù)人員去兄弟所進(jìn)修，添置必要的儀器設(shè)備，建立起了自己的元素分析室。
4 青年人需要不斷學(xué)習(xí)
中央在“科學(xué)十四條”中指出，科研機(jī)構(gòu)的根本任務(wù)是“出成果，出人才”，這在我們的工作中也得到了很好的貫徹。
人工合成胰島素工作為組里的青年人創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，每一次的學(xué)術(shù)交流活動(dòng)和每一次的工作討論會(huì)都是學(xué)習(xí)的課堂。實(shí)驗(yàn)中的學(xué)問(wèn)無(wú)窮，當(dāng)你弄清了一個(gè)反應(yīng)的原理，當(dāng)你解決了一個(gè)困難，當(dāng)你從多次的失敗后取得成功時(shí)，你就得到了新的知識(shí)。但實(shí)踐中的學(xué)習(xí)，并不能代替書(shū)本的學(xué)習(xí)。我們這批年輕人因?yàn)楦鞣N原因失去了上大學(xué)深造的機(jī)會(huì)，特別需要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)一些基礎(chǔ)課程。生化所的領(lǐng)導(dǎo)和組里的導(dǎo)師們?yōu)槲覀儎?chuàng)造了學(xué)習(xí)的條件。
龔岳亭院士的英語(yǔ)特別棒，他親自選教材，為我們開(kāi)了英語(yǔ)課。在人工合成胰島素工作中從別的研究室調(diào)來(lái)支援我們工作的祁國(guó)榮先生，是一位基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、教課經(jīng)驗(yàn)豐富的科學(xué)家，他為我們開(kāi)設(shè)了大學(xué)的有機(jī)化學(xué)和有機(jī)結(jié)構(gòu)理論課程。
1961年，生化所舉辦傳統(tǒng)的高級(jí)生化訓(xùn)練班，這是享譽(yù)全國(guó)生物界的高級(jí)培訓(xùn)課程，學(xué)員中不乏教授、副教授，至少也是大學(xué)畢業(yè)后有過(guò)數(shù)年工作經(jīng)驗(yàn)的研究教學(xué)人員。在王應(yīng)睞所長(zhǎng)和曹天欽副所長(zhǎng)的關(guān)懷下，這個(gè)訓(xùn)練班也為我們開(kāi)了門(mén)?？紤]到我們?cè)械闹R(shí)水平，研究所先為我們舉辦了普通生化訓(xùn)練班，為我們進(jìn)入高級(jí)生化訓(xùn)練班打基礎(chǔ)。我們也非常珍惜這次來(lái)之不易的機(jī)會(huì)，全力以赴，爭(zhēng)取學(xué)到更多的知識(shí)。
當(dāng)時(shí)中國(guó)科學(xué)院上海分院創(chuàng)建的業(yè)余大學(xué)也是我們學(xué)習(xí)的場(chǎng)所，每周一、三、五晚上6：30到9：30是我們上課的時(shí)間。研究組里的老師們對(duì)我們的學(xué)習(xí)很支持，每當(dāng)考試來(lái)臨，會(huì)為我們安排時(shí)間去復(fù)習(xí)。
我們非常珍惜科學(xué)院的學(xué)習(xí)條件和氛圍，當(dāng)年學(xué)到的知識(shí)為我們后來(lái)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參加人工合成胰島素工作的青年人如今已成了老人。當(dāng)年的科學(xué)輔助人員后來(lái)大多成為研究所的技術(shù)骨干，其中不少人在改革開(kāi)放后還出國(guó)進(jìn)修深造，他們?yōu)橹袊?guó)的科學(xué)事業(yè)作出了自己的貢獻(xiàn)。
如今，50 年已經(jīng)過(guò)去，我們祖國(guó)發(fā)生了翻天覆地的變化，我國(guó)的科學(xué)事業(yè)也已站在了世界科學(xué)的前沿，科學(xué)研究的條件越來(lái)越好，預(yù)祝我國(guó)的科研人員，創(chuàng)造出更多的輝煌，為人類(lèi)作出更大的貢獻(xiàn)。
（本文原發(fā)表于《生命科學(xué)》2015年第27卷第6期）