中國科學院上海有機化學研究所研究員馬大為致力合成生物學研究——
努力尋找藥物合成的最優解(弘揚科學家精神)
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馬大為(中)在與學生討論課題。 |
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馬大為在做實驗。 |
人物小傳
馬大為,1963年生,河南社旗人,中國科學院院士、中國科學院上海有機化學研究所研究員。主要從事復雜天然產物全合成及構效關系、有機合成方法學和其在合成生物活性分子中的應用等研究。他改進的烏爾曼反應,解決了碳—雜原子鍵構建的科學難題,成果廣泛應用於新藥研發和新材料研制。曾獲國家自然科學獎二等獎、第三屆全國創新爭先獎、上海市科技功臣獎等。
在中國科學院上海有機化學研究所(以下簡稱“有機所”),提到馬大為,很多人豎起大拇指,他的研究被一些國際同行評價為“現代藥物發現最常用的方法之一”。面對同行的稱贊,馬大為說:“沒做什麼,我就是個普通的科研人員。”
“不能輕言放棄,要始終有尋找難題答案的勇氣”
直到今天,馬大為還記得自己在有機所讀研究生時,導師陸熙炎教授說過的話:“年輕人要勇敢地跳出舒適區,探索無人區,在交叉學科的研究中找到真問題。”
1989年,馬大為從有機所博士畢業,獲得公派留學機會。所裡一位老師建議馬大為調整研究方向,於是他做出一個“大膽”的決定:轉向當時國內尚屬空白的領域——有機化學與生命科學交叉的藥物合成研究。
1994年,結束在國外博士后的研究,馬大為選擇回到有機所工作。“國家需要,就是我努力的方向。”馬大為回憶,當時所裡從事藥物合成研究的科研人員青黃不接,連間像樣的實驗室都沒有,他就從找研究經費、搭實驗室開始,開展藥物合成研究。
在實驗室的時間過得很快,馬大為專注進行抗腫瘤藥物合成實驗,每天不斷重復實驗過程。1998年夏天,他在合成蛋白激酶抑制劑的實驗中意外發現一類氨基酸分子,可以提高烏爾曼反應的效率。
烏爾曼反應由德國科學家在1901年發現,該反應將當量銅作為催化劑,能構建出化學和制藥工程中需要的碳碳和碳雜鍵的偶聯反應。但苛刻的反應條件,使得適用這一反應的化合物很少。1995年,美國科學家又發現了鈀催化方法,雖然在醫藥與農藥分子的合成上得到了廣泛應用,但是鈀金屬價格昂貴,成本較高。
“新發現的氨基酸分子用作催化劑,可以顯著提升碳碳和碳雜鍵的偶聯反應效率。”馬大為說。這個突破性成果攻克了有機化學領域的一個難題,讓年輕的馬大為憑借此項研究在學術界嶄露頭角。
馬大為說:“科學探索,是有目標的堅持與偶然發現相結合的過程。”成功的背后是長期的堅持,為了探尋比氨基酸分子催化效率更高的配體,馬大為又努力了10年。直至2015年,他的團隊找到了草酰二胺配體,首次實現了芳基氯化物的高效碳雜鍵偶聯反應,這一成果被稱為“烏爾曼—馬”反應,如今已被廣泛應用於新藥研發和新材料創制。
如今,馬大為還在執著尋找下一代“更高效更便宜”的配體,“哪怕再尋找10年,也許這輩子都不一定能找到,但不能輕言放棄,要始終有尋找難題答案的勇氣。”他說。
“每簡化一步合成步驟,就能降低制藥成本,讓患者買到更便宜的藥”
除了開展催化偶聯反應研究,馬大為還將很多時間投入到天然產物(即天然存在的化學成分)全合成和藥物化學研究中。有機所所長胡金波說:“從有機合成方法學,到萜類和生物鹼類天然產物全合成,再到特殊靶點和細胞凋亡過程的小分子調節劑發現,馬院士都廣泛涉獵。”
天然產物的合成路線很多,但殊途同歸,比拼的就是誰的路線最短最省錢。抗癌藥曲貝替定由於結構復雜,常規的合成路線需要40多個步驟,被稱為世界上最難合成的抗癌藥物分子之一,因此價格昂貴。
藥物創新是一個不停試錯的過程。“要做好10年才出成果,甚至做了七八年結果失敗了,一切歸零的准備。”馬大為說。但他不畏艱難,所思所想皆是如何為患者找到便宜的好藥:“要努力尋找藥物合成的最優解。我們每簡化一步合成步驟,就能降低制藥成本,讓患者買到更便宜的藥。”
經過多年努力,馬大為團隊為曲貝替定找到了一種迄今為止最簡便的合成路線。“我們的新路線僅需要26個步驟,比原路線縮短了1/3。”這一研究成果成功投入生產,中國也因此成為曲貝替定原料藥的全球最大供應商,惠及全球數萬名患者。
40多年的科研工作中,馬大為完成了超過70種復雜活性天然產物的高效全合成,其中近半是首次全合成,為我國合成化學的發展作出了重要貢獻。
每次工藝改進成功后,馬大為都要學生們計算精簡了多少步驟、節約了多少成本,能為患者省下多少錢。正是這種將科學理想與社會責任緊密結合的情懷,影響了越來越多年輕人。
“研究真問題,值得持之以恆地投入”
採訪時記者發現,馬大為走路很快,似乎總想著能多節約一點時間。正是在這種快節奏狀態的帶動下,生命有機化學國家重點實驗室取得多項研究成果,已成為國際知名的有機合成研究中心,培養了近百名研究生和博士后,其中20余人已在國內外知名高校擔任教授。
有機所研究員丁克說,2006年回國后,他一度無法確定科研方向,有些迷茫。但在馬大為的引導和啟發下,他找到了自己的研究方向,專注於蛋白激酶研究,直到今天。“我的辦公室就在馬老師辦公室隔壁,他的房門一直開著,不管是誰在工作中遇到疑惑,都可以過去向他請教。”丁克說。
如今已是有機所課題組組長的左智偉,攻讀博士期間師從馬大為。他說,馬老師總是鼓勵大家挑戰前沿課題,跟著馬老師做科研,雖然辛苦但每次收獲都很大。現在,左智偉也開始帶學生做課題,對“什麼是真正有價值的科研”有了更深刻的理解:“馬老師曾說過,‘研究真問題,值得持之以恆地投入’。”
2018年,馬大為獲得未來科學大獎物質科學獎后,拿出這項大獎300萬元獎金,在母校河南社旗第一高中設立了“未來獎學金”。“希望孩子們能夠找到學習的興趣,發現問題,挑戰自己。”馬大為道出了自己的初心,“年輕人才能決定科學的未來。”
不出差的日子,馬大為常在辦公室工作10—12個小時。他覺得每天往返位於浦東的家和位於徐匯區零陵路的實驗室,路上會浪費時間,索性在有機所旁邊租了一間小公寓。“每天都要看看新文獻、及時跟進研究成果,心裡才踏實。”他笑著說。
如今,實驗室裡,又一批年輕的科研人員在馬大為的指導下,繼續著探索分子世界的旅程。那些燒瓶裡跳動的分子,仿佛在訴說著一位科學家關於堅持與熱愛的故事。
《 人民日報 》( 2026年01月27日 06 版)
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