北京时间10月5日下午，2022年诺贝尔化学奖揭晓。瑞典皇家科学院宣布，将2022年诺贝尔化学奖授予卡罗琳·贝尔托齐(Carolyn R. Bertozzi)、莫滕·梅尔达尔(Morten Meldal)和卡尔·巴里·沙普利斯(K. Barry Sharpless)，以表彰他们“在点击化学和生物正交化学方面的发展”，其中巴里·沙普利斯更是再次夺得诺奖。
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南京大学化学化工学院的多位青年学者都与本届诺贝尔化学奖获奖者有着不同程度的交集，记者第一时间进行了采访，并邀请他们进行解读。
点击化学是什么？和大道至简有相通之处
根据诺奖官网介绍，巴里·沙普利斯和莫滕·梅尔达尔的工作为化学的功能形式——点击化学——奠定了基础，使得分子结构单元快速有效地结合在一起。
点击化学（Click Chemistry），有时也被译为链接化学，是巴里·沙普利斯教授最先提出的一种合成理念。南京大学化学化工学院谢然研究员科普道，核酸和蛋白质是自然界中常见的生物大分子，复杂的化学结构和丰富的生物功能由小分子单元借助碳-杂原子键的链接而实现。巴里·沙普利斯受此启发，在2001年提出了点击化学的理念，“通俗地说，就像是两块乐高拼接在一起，A+B形成AB这样快速可靠地完成形形色色分子的化学合成。”谢然说，点击化学与“大道至简”的哲学思想有相通之处，通过最简单有效的方法将两个分子实体偶联在了一起。有很多人会将点击化学形象地称为“咔哒化学”，就像是两样东西拼接在一起的声音一样。
在巴里·沙普利斯（Barry Sharpless）提出点击化学的概念之后不久，他与本年度另一位获奖者莫滕·梅尔达尔（Morten Meldal）各自独立报告了现在化学皇冠上的宝石：铜催化叠氮-炔烃环加成反应。这是一种精致而高效的化学反应，目前已被广泛用于药物开发、绘制DNA图谱和制造更匹配目的材料。
值得一提的是，巴里·沙普利斯是二次获奖，由于他开辟了点击化学这一全新领域。2001年他曾经凭借在手性催化氧化反应方面的贡献获得2001年诺贝尔化学奖。点击化学的概念对化学合成领域有很大的贡献，在药物开发和生物医用材料等的诸多领域中，它已经成为最为有用和吸引人的合成理念之一。
生物正交化学照亮细胞，却不会破坏正常化学反应
点击化学为生物正交反应提供了一个原型蓝本。本年度第三位获奖者卡罗琳·贝尔托齐(Carolyn R. Bertozzi)的获奖理由是，将点击化学提升到了一个新的维度。
为了在细胞表面绘制重要但难以捉摸的生物分子——聚糖，她研发了能在生物体内使用的点击化学反应，即生物正交反应。卡罗琳·贝尔托齐的生物正交反应不会破坏细胞的正常化学反应。这些反应现在被全球用于探索细胞和跟踪生物过程，并已经在活体动物中实现了这一反应。利用生物正交反应，研究人员改进了癌症药物的靶向性，目前正在临床试验中进行测试。
所谓生物正交反应，可以理解为在不影响生物体的前提下（与生物内原有的化学反应“正交”），在生物体中进行的高选择性化学反应。谢然认为，从这个角度而言，今年的诺奖既回归了化学反应本身，又打通了生物与化学之间的界限。
当我们试图用化学方法去理解生物时，需要面对一个内源性挑战——生物体自身的化学类型和组成十分复杂，“这就涉及到生物正交反应的基本概念——与特定的生理环境没有关系，同时且保持它的化学惰性。”谢然说，这个反应体系是高度选择性的，要尽量减少对原始生物体的影响，还要保证化学惰性，不会与生物体内部物质发生反应，不会发生副作用。此外，反应要适应生物体所需，在室温条件、酸碱适合的液相环境中快速发生。
“生物正交反应，实际上是众里寻他千百度。”谢然说，其实到目前为止，没有任何一个化学反应可在绝对严格的意义上满足的符合生物正交反应的所有要求，或多或少有一些改进的空间，但这并不妨碍各国科学家以此为目标，不断地探索和优化。谢然的博士生导师北京大学陈兴教授，以及北京大学的陈鹏教授、王初教授是国内最早从事生物正交反应研究和应用的国内化学生物学领军人物，他们为我国的化学生物学发展也作出了一系列探索性工作。值得一提的是，陈兴教授曾跟随卡罗琳·贝尔托齐学习。
生物正交化学反应的出现，为科学家对生命进程的原位研究带来了革命性的技术，已经成为化学生物学这一新兴交叉领域的核心方向之一。“今年的诺贝尔化学奖实际上是对整个化学生物学领域的肯定。”谢然认为，点击化学概念提出到现在不过20余年，生物正交化学就已经经历了从简单的活细胞体系向更为复杂的生物活体升级的一系列发展历程，点击化学和生物正交反应在生命科学研究、医药研发、临床诊疗等多个领域均展示出了广阔的应用前景，势必为人类带来更大的利益。
学生眼中的K.巴里·沙普利斯：科学界的老顽童
南京大学化学化工学院的李劼教授，2015年至2018年在美国斯克里普斯研究所开展了为期3年的化学生物学博士后研究，他的联合博士后导师之一正是卡尔·巴里·沙普利斯。有趣的是，他的另一位联合博后导师吴鹏教授是巴里的博士生，同时也是今年另一位诺奖得主卡罗琳的博士后。“他真的是一位科学界的‘老顽童’。”对于自己的导师，李劼如是评价，“巴里的脑子里只有学术，只关心怎样让化学变得更酷。”
卡尔·巴里·沙普利斯的科研道路开展得相当顺利，他几乎获得了化学界和科学界的所有奖项。2001年，卡尔·巴里·沙普利斯凭借“不对称有机催化”首度摘得诺贝尔化学奖。按照诺奖颁奖的惯例，会给得奖人一小段报告时间，说说自己的科研成果。谁知，卡尔·巴里·沙普利斯没有说自己的获奖项目“不对称有机催化”，而是提到了自己接下来科研的重点“点击化学”。这种作法在当时可谓是独树一帜。要知道，得了一次诺贝尔奖，可是拥有了足够“躺平”的资本。但卡尔·巴里·沙普利斯却已经开始了新的研究方向。
“点击化学的诞生，其实和巴里的夫人，还有他的研究所所长有一定的关系。”李劼告诉记者，在卡尔·巴里·沙普利斯提出“点击化学”的概念后，他身边最亲近的人给他定下了新的“小目标”：目前的分子化学合成规划还是大了些，能不能再“化繁为简”，再简单一些？
自此，“简单”便成为了卡尔·巴里·沙普利斯科研的新目标。他不仅接受了挑战，而且当真让“点击化学”的概念越来越通俗易懂。在10月5日的诺奖发布会结束后，互联网上甚至有高中化学奥赛老师评论：这个化学反应太简单了，连高中生都能做！
“能有这样的社会评论，某种程度上其实是导师的成功。”李劼在接受记者采访时表示，虽然卡尔·巴里·沙普利斯发现的化学反应，简单到似乎“高中生都能做”，但它极大影响了其他的科学领域。“化学是中心科学，为其他领域提供了思想和工具，应该让别人更好的理解和应用。导师能够在诺奖评选中能够‘梅开二度’，很大程度上是因为他的研究已经渗透到生命科学、材料科学等众多领域。”
这位极富个性的科学“老顽童”，有别于读者们对于科研工作者的木讷的刻板印象，不仅话多，而且聊起天来“天南海北”。“被巴里喊进办公室，没有个两三小时出不来。”李劼笑着回忆自己和导师相处的时光，“他很和蔼，聊天时更是如此，会从美国电影聊到化学反应。一开始你很难迅速找到他说话的重点，后来跟上导师的逻辑后我才发现，原来他的学术思想和对反应的理解都融汇在交谈内容中。”
虽然聊起天来没有边界，但对待科研，卡尔·巴里·沙普利斯十分严谨，甚至是位标准的“工作狂”。李劼告诉记者，导师有着自己独特的作息，从下午两点开始在实验室工作，一直到晚上两三点才会休息，这中间，卡尔·巴里·沙普利斯几乎不会休息。通宵达旦的工作中，卡尔·巴里·沙普利斯也有过不小心的时候。一次实验室中的不慎，让他付出了沉重的代价。因为一次核磁管爆炸，当时没有带护目镜的卡尔·巴里·沙普利斯失去了一只眼睛。后来，他把这段经历写成一篇短文发表，告诫化学专业的师生们，在实验室里无论任何时候都必须认真戴好防护镜，做好安全防护工作。
记者了解到，卡尔·巴里·沙普利斯2019年当选中国科学院外籍院士。他还是中科院上海有机化学研究所等多所国内研究所和高校的客座教授。在2019年之前，每年都会到中国进行科研交流，度过一段时间。他的实验室一直有中国学生学者在攻读博士学位或从事博士后研究，为中国的化学界培养了一批优秀人才。
编辑：徐亦丹
