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.

出入境新政生效 旅企业务有序推进******

　　1月8日0时17分，自加拿大多伦多始发的南航CZ312航班落地广州白云机场。这是“乙类乙管”总体方案和中国民用航空局入境新政实施后，全国首班落地的国际航班，全体航班旅客无需再进行核酸检测和集中隔离。

　　出入境新政实施首日，来自OTA的数据显示，1月8日的出入境机票订单创2020年3月以来的最高纪录。其中，入境航班订单量占比48%。记者了解到，各大旅游企业出入境相关业务也正在有序推进当中。

　　香港与内地人员往来热度攀升

　　1月8日，中国香港与内地之间实现首阶段“通关”。香港的特级导游吴巧凌在朋友圈写道：“满屏的通关分享，三年了，您到香港想怎么玩？”

　　OTA的数据显示，内地游客访港意愿强烈。1月5日至7日，携程平台上内地用户预订赴港航班的订单量相较2022年12月同期大涨190%。飞猪数据显示，截至1月5日，春节期间的港澳旅游预订量环比上周增长近1倍，其中广东、上海、浙江等成为赴港澳旅游的热门客源地。

　　记者1月7日来到北京市公安局朝阳分局出入境接待大厅采访。相关工作人员介绍，1月8日起内地居民可以在“北京公安出入境”官方服务号预约办理赴港旅游、商务签注。北京游客吴女士告诉记者，她发现许多办理点近几日都已经预约满了，不过，朝阳分局出入境接待大厅还可预约到1月9日办理。

　　数据显示，中国香港成为1月8日入境机票出发地的TOP1。同程数据显示，当日，由中国香港飞往内地的机票订单量环比上涨62%，主要入境目的地包括上海、广州、成都、武汉和南京等。携程数据显示，1月5日，国务院联防联控机制综合组发布《关于优化内地与港澳人员往来措施的通知》后，当天用户通过Trip.com香港站预订香港到内地航班的订单量较去年12月同日上升290%，预订内地酒店的订单量上升166%。

　　香港旅游发展局主席彭耀佳表示，香港与内地逐步有序通关，两地旅游重新互通，对旅游业界及相关行业是关键一步。香港旅发局也已逐步加强在内地的宣传推广工作，推动香港旅游业复苏。

　　香港旅发局总干事程鼎一表示，内地是香港最重要的客源地之一，非常高兴能够迎接内地游客重临香港。香港旅发局将发挥香港作为中外文化艺术交流中心的角色，继续积极推动文旅融合，各项艺术文化盛事联动城市深度游，结合夜经济、绿色郊野、体育文娱活动等热门主题，必将激发内地消费者的访港意愿。

　　政策友好目的地更受青睐

　　随着出入境新政落地，中国出境航班也迎来小高峰。携程数据显示，自2022年12月27日以来，从内地用户预订量来看，热度攀升最高的目的地有中国澳门、中国香港、曼谷、新加坡、吉隆坡、金边等。飞猪数据显示，近一周国际机票预订量比去年同期增长近1倍，用于出境旅行的机票平均消费金额同比提升近30％。

　　据了解，热度攀升最高的目的地中大部分对中国旅客入境无特殊限制。携程签证数据也显示，2022年12月27日以来，新加坡签证业务订单量同比增长超30倍，环比增幅达到123%；马来西亚等国签证业务订单量环比也增长近100%。

　　泰国旅游市场更是受到中国游客青睐。2022年12月27日以来，内地游客通过携程平台预订入住时间超20天的酒店订单中，泰国的酒店订单占比达到44%。泰国国家旅游局近日发布预测称，2023年到访泰国的中国游客预计达到500万人次，而2022年，这个数字仅为27.4万人次。

　　亚洲多国正“抱团”欢迎中国游客的到来。马来西亚方面日前预计，2023年将接待150万至200万中国游客。新加坡相关业者则估计，中国游客的回流将会给新加坡全年带来20亿新币收入。

　　“中国游客的回归对全球任何一个目的地来说，都是值得期待的。尤其是对于亚洲市场，将起到明显提振作用。”携程相关负责人表示。

　　旅企有序推进相关业务

　　随着出入境相关政策的正式实施，各大旅游企业的相关业务加速推进。多家旅游企业的入境业务部门负责人都表示，已经将相关产品同步推送给了境外旅游代理商。

　　“我们目前在做调研工作，先去了解产品供应链上关键供应商的现状，再去了解境外游客的偏好，以便能提供更好的产品。”有业者表示。

　　“新政策发布后，境外的分销商第一时间就联系了我们，希望我们提供最新入境产品的视频、图片、文字等资料。”贵州省中国青年旅行社副总经理戎笑笑告诉记者。

　　记者了解到，近期中旅旅行正加快推进资源整合和产品储备，与境内外客户和合作方保持密切沟通，积极策划东南亚、欧洲、澳洲等产品；开展各类签证咨询服务，积极向消费者推介全球旅游攻略和最新玩乐目的地信息。待时机成熟时，中旅旅行将及时发布优质产品和线路，满足消费者对出境旅行的需求。

　　“目前，众信旅游已经筹备了法国、荷兰、马尔代夫等目的地产品。目前短时间内出境市场主要以商务拜访、出国探亲、出国留学等需求为主。未来，我们也将随时关注签证、航班、市场、政策的变化，适时调整目的地产品。”众信旅游相关负责人表示。

　　中青旅遨游网推出“出行保障”“品质保障”“服务保障”三大出境游保障体系，将为游客提供境外核酸指引、协助境外医疗、“7×24”小时管家咨询及紧急事务处理等全流程服务，全程为游客出行保驾护航。

　　“入出境旅游的开放与恢复，与政策方针、国际形势息息相关。我们将密切关注这方面的进展，积极向国际释放更多友好信号，展示美好中国形象，助力市场加快复苏。”中旅旅行相关负责人表示。

　　（本报采访组 采访组成员：王玮 张宇 武葳 赵垒 执笔：张宇）