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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.

智媒元宇宙：打造智能传播新生态 服务人类文明新形态******

　　从概念元宇宙到智媒元宇宙，从现代传播体系到智能全媒体传播体系，从智能全媒体传播新生态到人类文明新形态，我国传媒领域及其内外部环境正在发生着深刻的历史性变革和时代性演进。

　　一、智媒元宇宙概念：构建开放共享、智能融合的数字虚拟新世界

　　我们认为，智媒元宇宙是我国传媒领域在元宇宙传播场景下所构建的一个开放共享、智能融合的数字虚拟新世界，旨在推进智媒元宇宙传播新生态与现实传播世界数字孪生与和谐共生，创造出巨大的数字资产、数字新物种和数字财富，为我国网络空间建设、数字文明建设和人类文明新形态探索贡献中国智慧、中国力量和中国方案。

　　从传播历史演进的维度来看，元宇宙是一个创新型、融合型、虚拟型的传播生态体系。在元宇宙传播场景、传播空间、传播结构中，所有的主体都是智能全媒体传播主体。从媒介的维度来看，媒介组织将在元宇宙传播场景、传播空间、传播结构中扮演极为重要的角色。也就是说，智媒元宇宙是元宇宙传播体系、传播生态中的重要组成部分，是元宇宙虚拟场景的专业内容提供者，是元宇宙空间治理的重要引导者、参与者和贡献者。智媒元宇宙并不脱离元宇宙的传播场景而独立存在，智媒元宇宙和传播主体、传播内容、传播关系、传播场景共同构成了元宇宙的传播空间和传播生态。

　　二、智媒元宇宙愿景：打造世界一流智媒元宇宙传播新生态

　　智媒元宇宙需要从技术维度获得充分赋能。具体而言，可以从云端化、垂直化、场景化、智能化等四个方面形成元宇宙传播新赋能，打造世界一流智媒元宇宙传播新生态，共建中国特色开放共享智能融合数字虚拟新世界。

　　从网络空间维度看，云端化是智媒元宇宙发展所应具备的虚拟化网络能力。云端化可以看作是网络能力、计算能力、服务能力的虚拟化。这为智媒元宇宙传播空间的构建奠定了网络基础或信息基础设施基础。

　　从行业发展维度看，垂直化是智媒元宇宙发展所应具备的产业化建构能力。每一个垂直的行业，都有关于元宇宙传播空间、传播场景、传播形态的具体需求。由此可见不管是元宇宙，还是智媒元宇宙，都应聚焦各行业元宇宙需求和趋势，为元宇宙的垂直化服务提供精准和直接的支持。

　　从传播感知维度看，场景化是智媒元宇宙发展所应具备的网络空间建构能力。如何搭建智媒元宇宙的传播空间、传播场景，为所有元宇宙传播者提供具有虚拟现实特点的个性化服务，这是智媒元宇宙所要解决的重要问题。智媒元宇宙不是为了媒介组织自身的自娱自乐，而是为了提供多维场景化的传播服务。这是智媒元宇宙的核心要义。

　　从传播服务维度看，智能化是智媒元宇宙发展所应具备的智能传播关键能力。智能化传播环境，智慧化传播服务，这是智媒元宇宙所形成智能化传播能力的主要内容。智能化的环境和智慧化传播服务相结合，构成了智慧传播的全媒体传播体系。这是智媒元宇宙发展的重要方向。

　　三、智媒元宇宙特征：涌现多元主体，创建多维场景

　　智媒元宇宙具有虚拟性、场景性、互动性、融合性、生态性、安全性等主要特征。

　　智媒元宇宙是一个虚拟化的传播世界。虚拟不是单一的虚拟，而是多重叠加、多元叠加的虚拟场景。虚拟成为最大的传播现实。传播的现实场景和虚拟场景的融合无处不在，无时不在。

　　智媒元宇宙是一个场景化的传播世界。各种生活场景、工作场景都将成为智媒元宇宙的传播新常态。在智媒元宇宙传播生态之下，智能全媒体传播主体将进一步跨越时空的限制，并获得更大程度的传播自由和传播空间。

　　智媒元宇宙是一个互动化的传播世界。智媒元宇宙的互动不是简单化的互动，而是包含服务性内容互动，是包括产业链、供应链、价值链、生态链等价值在内的互动。互动产生价值，协同激发成效，共存推进共生，共赢推进共荣。

　　智媒元宇宙是一个融合化的传播世界。从媒体融合到全媒体传播体系，我国媒体发展进入新阶段。智媒元宇宙的融合涵盖了现实和虚拟的深度融合，涵盖了生活方式和工作方式的深度融合，涵盖了传播和服务的深度融合。

　　智媒元宇宙是一个生态化的传播世界。随着新一代数字信息技术和网络的不断发展，人类传播世界的生态化特征越来越明显。智媒元宇宙的生态化主要体现在传播主体、传播关系、传播内容、传播结构、传播场景等方面。

　　智媒元宇宙是一个安全化的传播世界。智媒元宇宙的去中心化和安全性发展并不矛盾。去中心化为智媒元宇宙的全方位创新创造了有利条件，安全性则为智媒元宇宙发展提供了行稳致远的基本保证。越是在高度开放、深度融合的环境下，越要关注智媒元宇宙传播生态的网络安全、系统安全、平台安全、内容安全、关系安全、场景安全等内容。将智媒元宇宙发展和安全性要求辩证地统一在智媒元宇宙稳健有序发展的大目标下，智媒元宇宙才能创造更加丰富多彩的传播生态和传播未来。

　　四、智媒元宇宙机制：构建和谐共生的智能全媒体传播体系

　　从全程媒体、全息媒体、全员媒体、全效媒体的发展脉络上认识和把握元宇宙，倡导元宇宙生态的“共创、共商、共建、共享”等价值理念，通过智媒元宇宙传播新生态形成创新传播机制，建构传媒现实传播体系和虚拟传播体系和谐共生的智能全媒体传播体系，涵盖全媒体传播体系架构下的全产业链、全传播要素和全生态领域。

　　智能元宇宙背后，所隐藏的是两大机制：一是智媒元宇宙呈现层的新型传播生态。二是智媒元宇宙产业层的产业链、创新链、价值链、生态链。只有智媒元宇宙产业层的繁荣发展，才能带动或推动智媒元宇宙的繁荣发展。与此同时，智媒元宇宙呈现层的繁荣发展也将吸引、凝聚更多的传播资源，为智媒元宇宙发展创造良好内外部环境。

　　五、智媒元宇宙展望：推进现实虚拟场景深度融合，为人类文明新形态发展提供支持

　　元宇宙方兴未艾。智媒元宇宙蓄势待发。随着元宇宙网络、技术、服务的不断完善，智媒元宇宙传播生态体系将获得长足发展。在此背景之下，智媒元宇宙也将不断开拓新型虚拟传播空间和传播领域。

　　展望未来，智媒元宇宙所建构的是一个开放共享、智能融合的数字虚拟新世界。智媒元宇宙是我国智能全媒体传播体系的重要体现，是我国新时代传播体系的前沿领域，是我国传播生态的新型形态。智媒元宇宙大大拓展了全媒体传播的虚拟空间，大力推进了虚拟场景和现实场景的深刻融合，为人类文明新形态的发展提供了新的支撑、新的空间和新的领域。

　　智媒元宇宙建设大事记

　　2021年11月21日，元宇宙与智能全媒体发展研讨活动在京举行。

　　研讨活动由中国广播电视社会组织联合会智能全媒体委员会（下称智媒委）主办，国家广电总局宣传司原巡视员、智媒委会长杨杰，智媒委高级顾问、人民邮电报社原总编辑武锁宁，智媒委高级顾问、中国联通集团原高级副总裁姜正新，工信部电子工业出版社总编辑兼华信研究院院长刘九如，智媒委高级顾问、中国移动集团设计院原副院长刘涛，中国世贸组织研究会数贸会主任杨勇，中央广播电视总台央广网副总编高阳，国家广电总局《广电时评》杂志主编牛春颖，中国宋庆龄基金会《环球慈善》杂志执行主编马瑞聪等20余位广播电视和网络视听媒体、信息通信与互联网行业、大学等研究机构的知名专家学者参加研讨。会议由智媒委副会长兼秘书长李永刚、智媒委副会长付玉辉主持。

　　与会专家合影

　　2022年5月22日，智媒委联合中国网生活频道、上方股份发起“中广数字艺术”平台共建工作。

　　同日，新华社报道：“中共中央办公厅、国务院办公厅近日印发《关于推进实施国家文化数字化战略的意见》明确，夯实文化数字化基础设施，依托现有有线电视网络设施、广电5G网络和互联互通平台，形成国家文化专网。”“鼓励多元主体依托国家文化专网，共同搭建文化数据服务平台。”智媒委联合中国网生活频道（中网数智）、上方股份，在元宇宙研究和智库建设、数字藏品研究和平台建设等领域开展全面合作，共建“中广数字艺术”、中广IP资源孵化器等平台，共同促进元宇宙技术与全媒体融合创新发展，引导智能全媒体领域在元宇宙时代的新产品、新业态、新模式、新物种的创新成长。“中广数字艺术”平台将积极服务和支撑广电传媒转化优势资源，开展文化数字化工作，开拓文化产业市场，推进数字藏品开发和研究工作同时，为全国广电传媒提供数字藏品IP汇聚等公共服务。“中广数字艺术”平台还将联合广电和文化领域有关机构，发起数字藏品平台合法合规运营倡议，促进各数字藏品平台制定科学规范的业务流程与技术规范。

　　2022年5月30日，智媒元宇宙研究社群创立。开始智媒元宇宙共识探讨，启动基础设施建设，同时研究赋能细分行业。

　　2022年6月3日，茶元宇宙研究社群创立，是智媒元宇宙赋能的第一个细分行业元宇宙社群，共识形态基本呈现。“茶元宇宙研究群”愿景：研究探索元宇宙技术赋能茶文化、茶产业和茶科技发展；促进社群成员共创共享茶元宇宙新世界，创造出巨大的茶元宇宙数字新物种和数字财富。

　　2022年6月7日，全民国防教育元宇宙研究社群和直播电商元宇宙研究社群同时创立。

　　2022年6月10日，音乐戏曲元宇宙研究社群创立。

　　2022年6月19日，白酒元宇宙研究社群创立。“白酒元宇宙共识”（讨论版）：白酒元宇宙，爱酒懂酒人的虚拟新世界。白酒元宇宙愿景：研究探索元宇宙技术赋能白酒文化、白酒品牌、白酒科技和白酒产业发展创新路径；促进本群成员共创共享白酒元宇宙数字新物种和数字财富，推动白酒元宇宙虚拟新世界和白酒消费现实场景互动共生。

　　2022年6月21日，智媒元宇宙基础设施建设思维导图初稿完成。

　　2022年7月7日，智媒元宇宙战略愿景发布。

　　2022年11月，智媒委启动智媒元宇宙产业联盟建设。

　　（作者系中国广播电视社会组织联合会智能全媒体委员会副会长、智媒与元宇宙发展研究部主任、中国联通集团新媒体中心原主任付玉辉，中国广播电视社会组织联合会智能全媒体委员会副会长兼秘书长、新华网亿连数据资产研究院原院长李永刚）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）