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.
有聊|田曦薇:我自四两拨千斤,真心用心从心******
中新网北京12月21日电(刘越)山河之间看炊烟向晚,风雪严寒共灯火一盏。这个冬天,一部暖意融融的古装轻喜爱情剧强势霸占小荧屏,它就是被观众称为“电子榨菜”的《卿卿日常》。
《卿卿日常》蕴藏着三餐四季合家欢乐的治愈基调,剧情新颖反套路,刻画女性角色的互帮互助,观众看得津津有味,女主角“李薇”的饰演者田曦薇获得很多观众的喜爱,由此进入大众视野。
有趣的是,《卿卿日常》成为爆款的核心在于“四两拨千斤”,而田曦薇的表演方法论和演艺规划也颇为简单自在——怀抱真心、保持用心、做事从心。
怀抱真心
自然演绎,才能不露痕迹
在《卿卿日常》的世界观中,天下分为九川,风土人情各不相同。因九川合盟的约定,女主角李薇远赴新川参与少主夫人选拔,后与六少主尹峥意外结缘,先婚后爱,两人共同开启了一段状况百出却又相映成趣的新生活。
在前期剧情中,李薇承包了大部分的笑点:驴在半路尥蹶子,她灵机一动吊起饼来引驴走开;初入宫中,她跑去膳房偷吃被现场抓获;成婚不久,她误会夫君即将撒手人寰,给家人去信后数着日子等守寡……正如这句经典台词,“霁川小女李薇,六艺四书,针黹女工,都不太懂,唯有佳肴品鉴上颇有心得”,一个机智灵动、活泼跳脱、莽撞又不失可爱的吃货形象跃然纸上。
《卿卿日常》剧照。受访者提供乍看之下,这是个典型的小言“甜妹”人设,就如田曦薇最初拿到剧本时的印象,“我觉得李薇是一个乐观、单纯、自愈能力十分强的女孩子。李薇和我本人还是有很多相似之处的,对待感情、对待朋友、对待生活的态度都很相似。”
让田曦薇印象最深刻的,是新川姐妹共同经营的酒楼开业的那场戏。起承转合的长镜头下,观众通过李薇的视角,感受热闹的人间烟火气,“让我最深刻的一场戏就是酒楼开业的那场戏,不管是戏里的情节还是画面都非常有感染力,女孩子们在一起单纯美好的力量十分打动我。”
“甜妹”不好演,增一分做作,减一分寡淡。好在相似的美好品质让田曦薇与李薇产生了微妙的灵魂共振,因此在角色的塑造上,她并没做什么特别的准备,而是奉行“天然去雕饰”的原则。
《卿卿日常》剧照。受访者提供以剧中李薇娇俏可爱的跑步姿势为例,这个出圈的姿势被网友评价为“教科书级别的少女跑”,田曦薇则笑称,“‘少女跑’的姿势不是特意设计的,自然而然。其实也没有为了把握尺度而故意去设计一些东西,用真心就好。”
读懂人物的底色,理解人物的行为,体验角色的喜怒哀乐,田曦薇的处理方式不露痕迹,让李薇浑然天成的娇憨和甜美深入人心。毕竟甜妹千千万,甜而不腻才是王道。
保持用心
表演有层次 人物有魅力
在当下市场,“甜妹”型角色已经进入量产阶段,那么“李薇”又凭何脱颖而出?
因为从头甜到尾的角色势必会失去魅力,一个角色最打动人心的时刻,就在于击碎标签的瞬间。
李薇是个“甜妹”,但她的甜并非一成不变,而能给观众带来一种复合的、有层次的味觉体验。从前期的懵懂莽撞,到后期的成熟坚韧,为墨川设计新农具、提出内苑书堂变革、参与酒楼经营,角色的人物弧光在演员的演绎下逐渐圆满。
《卿卿日常》剧照。受访者提供“李薇”有完整的成长线,这种完整性赋予了角色动人的光辉。作为饰演者,田曦薇也洞悉着其中的变化,“出演后会发现,李薇这个人物是十分有力量的,她用自己单纯善良的能量感染着身边的所有人。剧中的细节也可以看出李薇的成长,她前后说话的语气、方式、体态、声音所呈现出来的状态都不一样。”
对于有自我追求的演员而言,即便是在同一个角色的塑造上,也没有“一招鲜吃遍天”的说法。如何控制自己的声台形表来体现角色不同时期的状态,是演员的必修课,而田曦薇在《卿卿日常》中无疑交上了一份不错的成绩单。尤其是李薇为了好友郝葭跪求太医的那场哭戏,极富层次的表演牵动了观众的心绪,而这一高光片段其实出自演员的临场发挥。
《卿卿日常》剧照。受访者提供“那场戏拍了两条吧,内容是我恳求医生救活郝葭姐姐。开拍前我跟导演商量说,我可能不会完全按剧本,情绪上来之后,只能看表演时的情况。”田曦薇感谢导演给了她足够的表演空间,“所以呈现出来的状态,包括给太医下跪都是当下的本能反应。”
“李薇在前期没有那么稳重,我会把一些细节处理得碎一些。”田曦薇分享自己的表演方法论,“后期逐渐成熟后,对她语气、体态包括眼神变化都会处理得更加沉稳些。比如后来三少主酒楼闹事时,她的眼神变了,她想去维护姐妹们的利益,想用比较强硬的一种姿态去面对。”
做事从心
角色不设限 未来要更多元
《卿卿日常》对于田曦薇的意义无疑是巨大的。播出期间,她七天涨了45万微博粉丝,更是凭借这部剧打开了观众圈层,正式杀入“95花”的队伍之中。
“可能突然感觉讨论我关注我的人更加多了”,田曦薇坦言,“不管是在事业的帮助上,还是心理的成长上,‘李薇’对我的意义都是重大的。”
《卿卿日常》剧照。受访者提供而被问及“你最大的核心竞争力是什么”时,田曦薇爽朗大笑,“好深刻、好尖锐、好想回抛给你们的问题。最大的核心竞争力应该是‘我都可以’,在不同角色的塑造上。”
有人曾说,“李薇”能火,军功章的一半在于田曦薇的这张脸。演员的个人外形与角色设定向来相辅相成,但又容易因此陷入固定戏路的窘境。面对“甜妹”标签,田曦薇也有过这样的烦恼,“一直都想尝试不同类型的角色,也一直都在努力,从出道到现在饰演的角色也并不单一。”
不过短暂的烦恼过后,她就找准了前进的方向,“有时候可能会有一些不适应,但是后来想这也是观众对我的喜欢和认可,希望通过更多的作品可以让大家看到不一样的演员田曦薇。”
演员写真。受访者提供田曦薇擅长用简单的手法解开缠绕纷乱的线团:
她坦言自己存在职业焦虑,“因为想进步”;
她不担心自己会陷入舒适区,“角色是什么样子,我就是什么样子”;
她对每一个邀约都怀抱感激之情,“制作团队愿意把这个角色交给我,就是对我的认可”。
《卿卿日常》播出之后,让田曦薇印象最深的外界评价是“小田演得好”,观众的肯定是她前行的动力,也是继续深耕演员事业的养料,“谢谢大家的夸奖,我会通过自己的努力去争取更多的机会,让大家看到田曦薇更多的可能性。”
“希望在未来,我可以带来更多元化的角色,当一位真正的好演员。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |