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20世纪60年代，我国科学家在世界上第一次人工合成了牛胰岛素。这是一种大分子生命物质蛋白质，人工合成这类只有生命才有的物质，无疑具有标志性意义。

为何选择合成牛胰岛素？

1958年，合成牛胰岛素成为化学家们的选择，因为在世界上牛胰岛素的研究和有机合成技术已经取得了相当的成果，离生命物质蛋白质的合成似乎只有一步之遥。

1955年，英国生物化学家桑格（F. Sanger，1918～）搞清了牛胰岛素分子是一条由21个氨基酸组成的A链和另一条由30个氨基酸组成的B链，通过两对二硫键连接而成的一个双链分子，而且A链本身还有一对二硫键。这是人类第一次搞清一种重要蛋白质分子的全部结构，桑格因此荣获1958年诺贝尔化学奖。

1953年，美国化学家维格纳奥德（V.du Vigneand，1901～1974）合成了第一个天然多肽激素，开发了多肽合成的方法，他因此而获得1955年的诺贝尔化学奖。生命物质主要是由氨基酸组成的，当氨基酸连接成的肽链达到一定的分子量时就称为蛋白质。弄清楚了牛胰岛素的化学结构，也有了可借鉴的方法，合成蛋白质当时自然成为学术界的热点。

但是，要人工合成并不是一件简单的事情。1958年，国际权威学术期刊《自然》在评论文章中写道：“人工合成胰岛素还不是近期所能做到的事。”

1958年夏，中科院上海生物化学所在重大课题的讨论中提出“要人工合成一个蛋白质”，这个想法很大胆，但立刻得到了普遍赞同。很快，该课题得到了党和国家领导人的关注。接着，中科院有机化学所和北京大学化学系等单位加入了研究行列。1958年12月，胰岛素人工合成课题被列入全国1959年科研计划，确定为国家级机密研究计划，代号为“601”。

人工合成的牛胰岛素晶体照片

牛胰岛素的合成过程

中国有集中力量搞大科研的优势。从1958年开始，在非常艰苦的条件下，中科院上海生化所钮经义、邹承鲁，上海有机化学所汪猷和北京大学生物系邢其毅等多名科学家联合组成一个科学家团队，在前人对胰岛素结构和肽链合成方法研究的基础上，开始探索用化学方法合成牛胰岛素。

既然胰岛素是由两条肽链通过两对二硫键连接而成，在考虑到的各种合成方案中，最为简便易行的分别是合成A链和B链，然后通过巯基的氧化使两条链正确组合，但关键问题是怎样使A链和B链通过氧化而形成天然的胰岛素分子。

经过周密研究，确立了合成牛胰岛素的程序，并分成几个小组，分别进行天然胰岛素的拆分合成研究、A链的人工合成（两个组同时进行）以及B链的人工合成研究，各组分头进行研究。

第一步，先把天然胰岛素拆成两条链，再把它们重新合成为胰岛素。这由“拆合组”负责，任务是将天然胰岛素的A链和B链上的3个二硫键打开，从而把胰岛素拆分成两条链，随后再把它们重新合成。如果重合成的胰岛素具有生物活性，那就为人工全合成胰岛素指明了一条路径。维格纳奥德曾多次做过这个拆合实验，但没有一次成功。经过不懈的努力，我国科学家小组于1959年突破了这一难题，重新合成出与原来活力相同、形状一样的胰岛素，并成功使胰岛素产率达到了5%～10%，到1963年已经提高到50%。

第二步，天然的两条链合成成功之后，再用一个天然链与一个人工合成的链进行合成，这就是所谓的半合成。最初用人工合成的B链同天然的A链相连接，这种半合成的牛胰岛素在1964年获得成功。

第三步，把经过半合成考验的人工合成的A链与B链相连接。终于在1965年9月17日完成了结晶牛胰岛素的全合成。通过小鼠惊厥实验，证明了纯化结晶的人工合成胰岛素确实具有和天然胰岛素相同的活性。

小鼠惊厥实验是在一个清晨进行的，当时只有与这个实验直接有关的人员才允许观察小鼠经受第一个人工合成蛋白质处理的反应，而其他关注此事的人只能在另一间屋子里焦急地等待。当注射了合成胰岛素的小鼠出现惊厥、实验宣布成功时，场面令人激动。

随后，经过严格鉴定，它的结构、生物活性、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。这是世界上第一个人工合成的蛋白质，为人类认识生命、揭开生命奥秘迈出了可喜的一大步。

1965年11月，这一重要科学研究成果首先以简报形式发表在《科学通报》杂志上，1966年3月30日全文发表。

这项科研成果荣获1982年中国自然科学一等奖。

（本文发表于《科学世界》2013年第3期）