張申碚，1958 年進(jìn)入中國科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所工作，歷任見習(xí)員、研究實習(xí)員、研究生( 肄業(yè))、助理研究員、高級工程師、中國科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所科研計劃處副處長、中國科學(xué)院上海分院副院長、中國科學(xué)院上海生物工程實驗基地籌建處主任、中國科學(xué)院上海腦研究所副所長、中國科學(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)院訪問學(xué)者、美國普洛麥格公司中國業(yè)務(wù)專家。在人工合成結(jié)晶牛胰島素工作時、任上海生化所研究實習(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，聽到高音喇叭中播出的新聞：“我國科學(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現(xiàn)出過力，流過汗，經(jīng)歷過一段難忘的歲月。
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)時的一些歷史，并以此懷念那些為這項重大成果作出杰出貢獻(xiàn)的老師們和同事們。
1 “趕超”是我們的夢想
1958年是“大躍進(jìn)”的年代，在當(dāng)時“趕超”的大形勢下，科技界也行動起來，生化所的科研人員經(jīng)過一段時間的蘊釀、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，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由兩條肽鏈51個氨基酸組成的多肽，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)時被認(rèn)為是一個最小的蛋白質(zhì)，英國科學(xué)家F. Sanger剛在1955年完成了胰島素的一級結(jié)構(gòu)(氨基酸排列順序) 的測定工作，如能人工合成，將是生命科學(xué)研究上的一個重大突破。
1958年12月，是人工合成胰島素正式立項的時間，我就是在那個時候進(jìn)入了中國科學(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，在岳陽路320號上海分院的工會活動室(現(xiàn)在是生化細(xì)胞所的行政樓底層) 召開了多天的討論會。除了生化所的科研人員外，還邀請了北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等兄弟單位的同行參加。我就是從這次會議開始認(rèn)識胰島素的。會上，對完成這項任務(wù)，大家還是有信心的，這不僅因為當(dāng)時我國在生物化學(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)過幾個月的練兵，已合成了九肽催產(chǎn)素。為了解決對原材料氨基酸的大量需求，生化所建立的東風(fēng)生化試劑廠也已開始運轉(zhuǎn)。會上還對具體的攻關(guān)方案也進(jìn)行了討論。當(dāng)時，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驗記錄現(xiàn)存于中國革命歷史博物館。
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，一踏上工作崗位就來到生化所的蛋白室多肽合成組。這個研究組承擔(dān)了胰島素B鏈(30肽) 的合成工作，是一個非常值得懷念的集體。
研究室副主任兼研究組組長鈕經(jīng)義院士是一位學(xué)識淵博、待人和藹的科學(xué)家，他對多肽和蛋白質(zhì)化學(xué)造詣很深，他建立的肼解法測定蛋白質(zhì)C末端順序的技術(shù)已寫進(jìn)了教科書。鈕先生對我們青年技術(shù)人員非常關(guān)心。他既要主持全組的工作，設(shè)計B鏈的合成方案，又要考慮各項技術(shù)工作的建立，并經(jīng)常到現(xiàn)場指導(dǎo)工作。鈕先生領(lǐng)導(dǎo)下的幾員大將也對我們很關(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，經(jīng)常對我們的工作提出改進(jìn)意見。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)專家，為人工合成胰島素工作提出過不少好的想法和建議，在進(jìn)行一些危險的實驗時，他總是走在前面。
在這個集體中，不管是研究員還是見習(xí)員，都平等相處，互相幫助，所做的工作得到大家的尊重。在那個緊張工作的歲月中，我們組還組織過一些集體活動。記得有一次全組去無錫旅游，用的是發(fā)表論文的稿費，選擇了一個價格不高的旅行社，平均每人的費用是人民幣16元，三個人住一間房間，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駐蘇大使館的高級官員，在他回國度假時，黃先生安排了一次機(jī)會，讓我們和她的妹夫見面，了解當(dāng)時中蘇關(guān)系的狀況。
在人工合成胰島素工作進(jìn)行的6年又9個月的時期中，中央的政策為這一成果的實現(xiàn)起了保證作用，如執(zhí)行“科學(xué)十四條”，保證5/6的時間用于科研，尊重知識分子，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，離不開各級領(lǐng)導(dǎo)的支持。生化所的王應(yīng)睞所長、曹天欽副所長和王芷涯書記為這項工作的組織領(lǐng)導(dǎo)花費了不少心血。人工合成胰島素能堅持6年又9個月而從不用擔(dān)心經(jīng)費的來源，如果沒有國家、中國科學(xué)院和研究所的支持是無法想象的。在“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”結(jié)束后，也有人對這一工作提出責(zé)難，在這時候，聶榮臻副總理和中國科學(xué)院各級領(lǐng)導(dǎo)都表示了要繼續(xù)做下去的堅定決心。在工作進(jìn)行中，國家科委和中國科學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)曾多次來所視察。我記得最清楚的是參加1960年聶總接見人工合成胰島素全體工作人員的會議和出席上海市招待中國科學(xué)院全體院士(當(dāng)時稱學(xué)部委員) 的宴會。聶總的接見安排在上海友誼電影院的大會議室，接見的時間不長，但很隆重。聶總對與會者發(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，中國科學(xué)院學(xué)部(院士) 大會在上海召開，那時我們正參加“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”，每天除了幾小時的睡眠，其他的時間均在實驗臺旁度過。那天我們接到邀請，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，脫下工作服就從實驗室出發(fā)。那是我有生以來第一次見到這樣大的場面。席間，郭沫若院長來到我們桌旁，和我們一一握手，他還風(fēng)趣地說：“我是你們的院長，對你們的工作不夠關(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)合作的項目，由我國著名的科學(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)年輕的隊伍，當(dāng)他們走進(jìn)科學(xué)院這高深莫測的研究機(jī)構(gòu)時，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，勇于實踐，不怕困難，不怕失敗，在很短的時間里，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水的有機(jī)溶劑。由于化學(xué)試劑商店能買到的產(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。對于合成后的多肽，需要通過層析、電泳和氨基酸組成分析來鑒定產(chǎn)品正確與否，要通過元素分析來測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測定生物活力，因而要建立動物實驗?zāi)Ｐ?。?/span>6 年多的科學(xué)實踐過程中，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程中，科研技術(shù)人員克服了許多困難。中國科學(xué)院的實驗條件，在當(dāng)時國內(nèi)應(yīng)該說是不錯的了，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，一個人在實驗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)”，就是附近的實驗室，也得受“隔壁氣”。在多肽合成的過程中，有時會產(chǎn)生一種具有很強催淚性的產(chǎn)物，這時常常是一人做實驗，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，要用光氣作為原料。光氣能窒息人的呼吸系統(tǒng)，在戰(zhàn)爭中曾作為化學(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。在實驗規(guī)模較小時，我們也在實驗大樓的屋頂平臺上做實驗，利用大氣來稀釋毒氣(圖2)。除了光氣實驗外，其他有毒氣體的實驗也常在屋頂進(jìn)行。還有，多肽合成常用的縮合劑(簡稱DCCI) 對有些人會產(chǎn)生嚴(yán)重的過敏反應(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活性基團(tuán)的氨基酸，需要多重保護(hù)和多次去保護(hù)，實驗頗費周折。在20世紀(jì)50年代，一個5肽的合成工作有可能成為一篇博士論文，在這個意義上，可以說，我們許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代，氨基酸自動分析儀尚未問世，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，對使用的樹脂、緩沖液和實驗條件做了大量的探索工作。在人工合成胰島素工作開展前，生化所沒有專職的元素分析人員，大多數(shù)的樣品需送到外單位做分析。通過人工合成胰島素的工作，生化所在老專家指導(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，每一次的學(xué)術(shù)交流活動和每一次的工作討論會都是學(xué)習(xí)的課堂。實驗中的學(xué)問無窮，當(dāng)你弄清了一個反應(yīng)的原理，當(dāng)你解決了一個困難，當(dāng)你從多次的失敗后取得成功時，你就得到了新的知識。但實踐中的學(xué)習(xí)，并不能代替書本的學(xué)習(xí)。我們這批年輕人因為各種原因失去了上大學(xué)深造的機(jī)會，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。
龔岳亭院士的英語特別棒，他親自選教材，為我們開了英語課。在人工合成胰島素工作中從別的研究室調(diào)來支援我們工作的祁國榮先生，是一位基礎(chǔ)知識扎實、教課經(jīng)驗豐富的科學(xué)家，他為我們開設(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)的高級生化訓(xùn)練班，這是享譽全國生物界的高級培訓(xùn)課程，學(xué)員中不乏教授、副教授，至少也是大學(xué)畢業(yè)后有過數(shù)年工作經(jīng)驗的研究教學(xué)人員。在王應(yīng)睞所長和曹天欽副所長的關(guān)懷下，這個訓(xùn)練班也為我們開了門。考慮到我們原有的知識水平，研究所先為我們舉辦了普通生化訓(xùn)練班，為我們進(jìn)入高級生化訓(xùn)練班打基礎(chǔ)。我們也非常珍惜這次來之不易的機(jī)會，全力以赴，爭取學(xué)到更多的知識。
當(dāng)時中國科學(xué)院上海分院創(chuàng)建的業(yè)余大學(xué)也是我們學(xué)習(xí)的場所，每周一、三、五晚上6：30到9：30是我們上課的時間。研究組里的老師們對我們的學(xué)習(xí)很支持，每當(dāng)考試來臨，會為我們安排時間去復(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)到的知識為我們后來的工作打下了堅實的基礎(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)輔助人員后來大多成為研究所的技術(shù)骨干，其中不少人在改革開放后還出國進(jìn)修深造，他們?yōu)橹袊目茖W(xué)事業(yè)作出了自己的貢獻(xiàn)。
如今，50 年已經(jīng)過去，我們祖國發(fā)生了翻天覆地的變化，我國的科學(xué)事業(yè)也已站在了世界科學(xué)的前沿，科學(xué)研究的條件越來越好，預(yù)祝我國的科研人員，創(chuàng)造出更多的輝煌，為人類作出更大的貢獻(xiàn)。
（本文原發(fā)表于《生命科學(xué)》2015年第27卷第6期）