華人化学家

探索多肽绿色合成•开发新型多肽缩合剂 —赵军锋教授

本文作者:石油醚

多肽由于具有高生物活性、低毒性和高特异性等特点,在药物研发、疾病诊断、材料科学、营养保健和化妆品等领域有着广泛的应用,多肽合成因此成为了一个备受关注的研究领域。自1901年Fischer小组完成首例二肽分子合成之后,多肽合成已历经100多年的历史。随着多肽在药物研发与材料化学领域中 (精细化学品研究中的核心领域)的需求日益增加,多肽合成策略的研究已经取得诸多飞跃性的进展。然而,目前最为通用的多肽合成策略仍然是通过天然α-氨基酸在缩合试剂的作用下脱水缩合实现肽键的构建。迄今为止,有机合成化学家已经成功开发出上百种不同类型的酰胺缩合试剂,并将其用于多肽分子的构建。本次我们的专访嘉宾赵军锋教授就是其中之一,赵教授在多肽分子的绿色合成及其新型多肽缩合试剂(炔酰胺类和联烯酮类)方面做出了突出的贡献。很荣幸可以邀请广州医科大学的赵军锋教授,带我们走进:“探索多肽绿色合成•开发新型多肽缩合剂”的奇妙感悟。

以下是赵军锋的专访内容:

1. 是什么样的机缘让您选择了化学(科学)研究?

高考我报的是物理专业,后来被调剂到了化学专业。但我接触到有机化学后,发现有机化学不但能够合成自然界已有的分子,还能够创造出自然界不存在的分子,造福人类社会,随即就被有机化学无限的创造力所折服,并一直为之着迷。

2. 如果不从事化学(科学),还有什么想做的?为什么?

我高中时对物理非常感兴趣,经常对人造卫星充满好奇。如果不从事化学科研,我可能会从事航天领域的相关工作,充分发挥我的物理特长。

3. 现在在做哪方面的研究?另外,准备在这块如何展开?

我们课题组正在从事多肽合成绿色化方向的研究。多肽合成当前面临的最大挑战是原子经济性太低,步骤冗长,产生大量的化学废物,不但推高了多肽的生产成本,而且给可持续发展带来了很大的压力。随着越来越多的多肽药物上市,特别是生物利用度相对较低的口服多肽药物,导致市场对多肽原料药的需求将急剧攀升,给“双碳经济”带来很大的挑战。我们课题组正在挑战以不保护氨基酸为原料来合成多肽,希望利用我们原创的不消旋多肽缩合剂为工具和平台,发展多肽绿色合成方法,大幅提高多肽合成的原子经济性和步骤经济性,减少化学废物的产生,降低多肽合成的成本,提高多肽药物的可及性。

4. 请告诉我们对您人生影响最大的一个人是谁?为什么?

求学过程中的几位导师对我的发展都有很重要的帮助,对我的人生产生了重要的影响。但对我人生影响最大的人是大学时期的班主任杨风岭教授,他像是黑夜中的灯塔,让迷茫的我看到了方向和希望。正是他的启迪、鼓励、支持和无私的帮助改变了我的命运。

5.如果能和历史上的某一个人共进晚餐的话,您最希望是谁?为什么

如果能和历史上的某一个人共进晚餐的话,我最希望是有机合成大师Robinson,想知道在他们那个合成方法匮乏的年代是如何想到通过仿生合成来实现托品酮的高效全合成的。非常敬佩上世纪初的有机化学家,在没有核磁的条件下,仅仅通过紫外、红外、熔点和元素分析等表征就能把有机化合物的结构鉴定出来,而且还能够基于有限的合成方法将结构相当复杂的天然产物精准合成出来。

6. 在您人生中最艰难的一段时间发生在什么时候,怎么克服的?

我感觉独立工作以来一直都很艰难!一是从事有影响力的原创性科研本身就很难,进入无人区,没有参照系;二是从事科研工作所必须的人(研究生)、财(研究经费)、物(实验室和仪器设备)三个硬件条件都要齐备;三是科研氛围、学生质量和人脉关系等软实力的欠缺。同时具备这些条件的人毕竟只占少数,特别是像我这样既不年轻,又没“头衔、帽子”的就更难,往往不是缺这就是少那,其中的艰辛大多人都能够理解,只能靠自己想办法来克服。

7. 您平时喜欢吃什么?(如果是菜肴的话在哪里吃的最好吃?)

我喜欢吃河南的面食,如地道的羊肉会面和炝锅面,配着啤酒、小菜,非常惬意!

8. 自我评价一下自己最大的优点和最头疼的缺点是什么?

最大的优点是善于学习,最头疼的缺点是缺乏足够的耐心。

9.如果现在突然您意外得到一周的假期,您会用它来干什么?

我没有什么特别的业余爱好,对假期也没什么感觉,学到新东西就能带来快乐。我很享受阅读文献时受到的启发,从事科学研究使我逐渐领会到“开卷有益”和“欲速则不达”这两个成语的深刻涵义,困惑时多看看文献和相关的书籍,说不定就能茅塞顿开、豁然开朗。

10.就您目前对您领域的了解,还有哪些瓶颈没有解决,希望您可以提出瓶颈的问题?

多肽与蛋白质化学合成历经100多年的发展,使多肽和蛋白质由以前的不可得到现在能够比较方便的获得,目前科学家已经实现了含800多个氨基酸蛋白质的人工合成。虽然多肽与蛋白质的人工合成已经取得了巨大的进步,但其仍然面临着一些瓶颈问题:

1)如何实现不使用化学计量缩合剂的催化多肽合成?

2)如何实现以不保护氨基酸为砌块的多肽合成?

3)如何实现不依赖于氨基酸侧链官能团的多肽片段连接?

11.在您领域目前最大的突破或者能在未来获得诺贝尔化学奖的成果是?

多肽属于生物、化学、药学、医学和材料科学等领域广泛关注的交叉研究领域,与其相关的研究成果曾多次荣获诺贝尔奖。当前多肽合成主要是通过曾获1984年诺贝尔化学奖的固相多肽合成技术来实现的,其对生命科学、化学、医学、材料等领域产生了巨大的推动作用。六十年的发展虽然已使其成为一项成熟的技术,但其并不完美。相反,固相多肽合成面临着严重的可持续发展的瓶颈问题,迫切需要原创性的重大突破。就多肽和蛋白质合成整个领域来说,Peter Schultz的基因密码子扩展技术和Stephen Kent的自然化学连接法都是这个领域具有重要影响力的重大突破。

12.下一次您推荐我们采访谁。(此问题回答仅限中国的化学家以及在海外的华人化学家)。

我推荐清华大学刘磊教授和北京大学雷晓光教授,他们都是有机化学背景,成功转汇到化学生物学领域并做出了非常突出的贡献。他们的成功转型会对那些具有有机化学背景而又想从事化学生物学研究的年轻人产生很大的启发意义和引领作用。

 

笔者后记

X-mol上的一则招聘上让我初次了解到广州医科大学的赵军锋教授。我打开赵军锋教授课题主页的时,赵老师在文章发表和学生的培养多方面把我深深吸引。当我与赵老师在QQ上面交流后,赵老师是一位和蔼、平易近人的师者,很遗憾当初自己的原因未能加入赵老师小组。最后,非常感谢赵老师给我们提供专访,让我们能有机会更深入了解他,也希望日后化学空间能和赵老师有更多研究上的交流,衷心祝福赵老师在多肽分子的绿色合成方面做出更加突出的贡献。

赵军锋教授简历

教育及工作经历

  • 1995–1997,许昌学院
  • 1998–2001,北京师范大学,学士(导师:李俊 教授)
  • 2002–2005,华中师范大学,硕士(导师:丁明武 教授)
  • 2005–2006,中国科学院成都有机化学研究所,博士生(导师:龚流柱 教授)
  • 2006–2010,新加坡南洋理工大学, 博士 ( Prof. Loh Teckpeng )
  • 2010–2011,新加坡南洋理工大学, 博士后 ( Prof. Liu Chuanfa )
  • 2011–2013, 德国明斯特大学,洪堡学者 ( Prof. Armido Studer )
  • 2013–2014, 香港大学研究助理教授、博士生导师
  • 2014–2020,江西师范大学特聘教授、博士生导师
  • 2020–2021, 西北工业大学,教授、博士生导师
  • 2021–      广州医科大学,教授、博士生导师

荣誉及获奖经历

  • 2021    中国多肽产业联盟合成创新奖
  • 2020    英国皇家化学会会士
  • 2020    多肽青年科学家奖
  • 2019    The Distinguished Lectureship Award (日本化学会)
  • 2019    江西省百千万人才工程
  • 2019    莱佛士绿色制药创新奖
  • 2018    “挑战杯”创业计划赛国家金奖第一指导教师
  • 2018    第四届中国互联网+大赛国家银奖第一指导教师
  • 2018    人社部高层次留学人才回国资助计划
  • 2018    第七届中国侨界贡献奖
  • 2018    Thieme Chemistry Journals Award (Thieme出版社)
  • 2011    洪堡学者奖学金
  • 2011    Reaxys PhD Prize Finalist (Elsevier出版社)
  • 2009    国家优秀自费留学生奖学金

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