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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.

《狂飙》引热议的干眼症不是“绝症” 新疗法环孢素已有药入医保******

　　《狂飙》引热议的干眼症不是“绝症” 新疗法环孢素已有药入医保

　　近日，电视剧《狂飙》热播，剧中主角之一高启强为了挽回妻子，戏称干眼症为“绝症”的一段表演引发全民热议。

　　红星资本局采访了解到，干眼症作为常见病，部分可对症治愈。

　　目前，“人工泪液”(一般为滴眼液)为干眼症的主要常用治疗药物，其主要功效为缓解症状。近年来，新疗法环孢素被认为效果更佳。兴齐眼药(300573.SZ)的环孢素滴眼液(Ⅱ)作为国内首个环孢素眼用制剂已于2020年上市。此外，恒瑞医药(600276.SH)、兆科眼科(06622.HK)等上市公司在环孢素上均有所布局。

　　成都商报-红星新闻记者 邓凌瑶 于遵素 综合扬子晚报

　　超2亿人患干眼症

　　一半是学生和年轻的“上班族”

　　东方证券2022年6月的一份研报显示，目前，干眼症已成为我国患者最多的眼科疾病，为现代社会常见眼病。数据显示，2019年，国内干眼症患者已超过2亿1千万人，并以2%的年复合增速增长，预计到2030年，将有超过2亿6千万人患干眼症。

　　江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)眼科孙红主任医师表示，冬季眼科普通门诊中，平均每天能接诊20多个干眼症患者，其中学生和年轻的“上班族”约占五成。

　　现实中有很多因素都会造成干眼症。

　　电脑、手机等电子屏使用越来越多，是干眼症高致病的重要原因，这是因为：通常情况下，我们的眼睛每5—10秒就会眨眼一次。但在紧盯屏幕的情况下，人们往往会忘记眨眼，每10-15秒甚至更长时间才眨眼一次，导致眼睛暴露时间长，水分蒸发得多。有的时候甚至眼睛疼痛才记得眨眼，长期紧盯屏幕导致眼球表面的泪膜极不稳定，或者覆盖不匀，眼睛开始觉得干涩、异物感。长此以往，就会发展成干眼症。

　　另外，长时间处在干燥、风沙较大的环境中，例如夏天吹空调、冬天用暖气，也可能会引起干眼。还有一些自身免疫性的疾病，会造成泪腺分泌的眼泪减少，引起干眼。

　　另外，在实际生活中，还有不少患者的干眼症其实就和生活中自行选用错误的眼药水有关。对此，孙红表示，由于人们对“干眼症”认识不足，相当数量的“干眼症”被当作慢性结膜炎处理，于是长期大量自行使用眼药水，损害眼表，造成干眼与眼表损害的恶性循环。沙眼、睑缘炎、过敏性结膜炎等慢性眼表炎症久治不愈，也是干眼症重要的诱发因素。

　　干眼症的发病率，根据统计，不同人群，发生率从百分之十几到60%多不等，近些年，大家对干眼症的认识也越来越多。

　　部分干眼症可以对症治愈

　　那么，干眼症真的是绝症吗？四川大学华西医院眼科副主任马可副教授表示，并不是。可以通过点眼药水来进行缓解症状。根据干眼症的病因，部分干眼症也可以对症治愈。“就是什么原因引起的干眼症，进行针对性的治疗。现在市面上有非常多的人工泪液等，治疗干眼的药物也非常多，所以还是建议大家到专业医院就诊，先明确引起干眼的原因。如果是泪液减少，我们就要增加泪液，如果是脂质层减少，我们就要增加脂质层。”马可表示。

　　孙红也建议，长期从事电脑操作的朋友多吃些新鲜的蔬菜和水果，如青菜、胡萝卜、西红柿等，并增加维生素A、B、C、E的摄入。每天适当饮用绿茶。眼部酸胀者可每日用热毛巾敷眼4—6次，每次5分钟，也可以用菊花茶熏眼，保持眼睛湿润。“上班族”使用电脑时注意多眨眼，最好与电脑屏幕保持60厘米以上距离，可将座位稍微调高一些，电脑放得低一些，使视线能保持向下约30度，既可以放松颈部，又可使眼球表面暴露于空气中的面积减到最低。

　　如果是睑板腺功能障碍引起的干眼症患者，则要坚持每日用温和香波清洁眼睑，之后用热毛巾敷于眼上，每次10分钟左右；亦可自助睑板腺按摩，用拇指、食指把眼皮捏起，轻轻揉捏，每天做两次，每次约一分钟。

　　新疗法环孢素国内已有药物上市

　　多家上市公司布局

　　截至目前，“人工泪液”仍为干眼症的主要常用治疗药物，以改善病症为主。更新的疗法，则是以环孢素为主的抗炎处方药。

　　上述医生告诉红星资本局，较为常见的“人工泪液”包括玻璃酸钠滴眼液、聚乙烯醇滴眼液等。

　　米内网数据显示，早在2018年，玻璃酸钠滴眼液在中国公立医疗机构终端销售额就突破了10亿元，2019年到达销售峰值，为12亿元。2020-2021年，玻璃酸钠滴眼液的销售额虽有所下滑，但始终保持在10亿元以上。进入2021年5月，该药被纳入第四批集采品种，其2022年上半年的销售额数据显示，已同比下滑超30%。

　　除开以缓解为主的“人工泪液”，新疗法环孢素因治疗效果更佳，被认为具有较大的市场空间。

　　2020年，兴齐眼药的环孢素滴眼液(Ⅱ)(注册商标为：兹润)获批上市，成为国内首个获批上市用于干眼症的环孢素眼用制剂。2021年12月，该药成功进入2021年版国家医保药品目录。

　　2月1日，红星资本局在某平台以“环孢素”为关键词进行搜索，大部分为兹润相关产品，价格在150-200元/盒左右，此前价格近800元/盒。

　　除兴齐眼药，还有多家上市公司都曾披露对环孢素的布局，包括兆科眼科的环孢素A眼凝胶、和铂医药(02142.HK)的HBM9036滴眼液、康哲药业(00867.HK)的0.09%环孢素眼用凝胶、恒瑞医药的SHR8028滴眼液等已进入Ⅲ期临床阶段。

　　另外，欧康维视生物(01477.HK)的自研1类新药OT-202是其自主研发的全新分子实体，通过抑制Syk激酶活性这一全新机制，达到抗炎的作用治疗干眼症，是中国眼科为数不多的全新靶点创新药。截至目前，OT-202已完成I期临床试验的受试者入组和给药，所有受试者健康状况良好。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）