一对"双胞胎",两种命运
1957年,一种名为"反应停"的药物以"安全无毒副作用,包括孕妇及儿童均可服用"的广告语席卷全球46个国家。四年后,欧洲的产房里开始出现一种此前极为罕见的畸形——婴儿的四肢短小如海豹的鳍,上肢比下肢更严重,有的甚至完全没有手脚。全球最终有约1.2万名"海豹肢畸形"婴儿出生。
悲剧的根源,藏在一个肉眼看不见的地方:分子的"左右手"。
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一对"双胞胎",两种命运
很多药物分子像我们的左右手一样,原子组成完全相同,空间结构却互为镜像,无法重叠。化学家把这种性质称为"手性",把这对镜像分子称为"对映体"。
反应停的分子正是如此。它的右旋体(R-构型)具有镇静、抑制妊娠反应的作用;而左旋体(S-构型)却具有强烈的致畸性。当时市售的反应停是两种构型的等量混合物,相当于让孕妇同时服下"良药"和"毒药"。
需要指出的是,后续研究进一步发现,沙利度胺的两种对映体在人体内并非各守"阵地"——它们在血液的酸碱环境中会发生自发的相互转化(化学上称为"体内消旋化")。这意味着,即使只服用纯的R-构型沙利度胺,它也会在体内转化为致畸的S-构型。因此,对孕妇而言,无论哪种构型都绝不能接触。
这场灾难直接催生了现代药品监管制度。1962年,美国通过《科夫斯-哈里斯修正案》(Kefauver-Harris Amendment),首次以法律形式要求新药上市前必须提供安全性和有效性证据。
1992年,美国FDA发布《新立体异构药物的开发》指导原则,要求研发者必须明确手性药物的立体异构组成,分别评估两种对映体的药效和毒理;如选择以外消旋混合物上市,须提交科学合理性论证。此后,多数新开发的手性药物均以单一有效构型为发展方向。
问题由此转向:如何高效、经济地只制造出我们需要的那一个"镜像"?
1963年伦敦一名沙利度胺儿童受害者。图片来自网络
一个困扰化学界百年的谜题
实验室里的化学反应,通常以接近相等的比例生成两种镜像分子。要让其中一种占据优势,就必须"打破对称性"。
更深层的谜题在于生命本身。组成蛋白质的氨基酸几乎全部采用L-构型,而构成生命遗传物质DNA和RNA的糖类分子则全部采用D-构型。这种生命体系中对某一种手性形式的"偏爱",被称为"同手性"(homochirality)。化学家追问了一个多世纪:这种"偏爱"是如何自发产生的?
2026年诺贝尔化学奖的两位得主,给出了答案。
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诺奖成果:让微小的偏好"滚雪球"
瑞典皇家科学院将奖项授予法国科学家亨利·卡甘(Henri B. Kagan)和日本科学家硖合宪三(Kenso Soai),表彰他们"发现不对称有机合成中的非线性效应与自催化现象"。
诺贝尔化学委员会主席海纳·林克说,他们为"同手性如何能够自发产生"这一谜题提供了解答,"令人叹为观止"。
卡甘的发现发生在1986年。当时化学界普遍认为,催化剂的手性纯度与产物的手性纯度存在简单的线性关系——催化剂中"右"占多少,产物中"右"就占多少。但卡根发现了一种"非线性效应":即使催化剂只具有很小的手性偏差,反应产出的分子也可能表现出远大于预期的偏向。微小的优势被"放大"了。
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硖合宪三则更进一步。他发现了"不对称自催化":反应生成的产物本身能作为催化剂,促使更多具有相同手性的产物生成。一种镜像分子一旦开始占据优势,就会像滚雪球一样自我放大,最终几乎完全压倒另一种。这在化学界被称为"硖合反应"(Soai reaction)。硖合宪三在1995年首次报道了这一现象,2003年进一步展示了从非手性分子创造手性的完整过程,最终产物中单一对映体占比可达99.99%。
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诺贝尔化学委员会委员邹晓冬评价,这两位科学家的研究成果"如今已广泛应用于有机合成和制药领域"。
从"先制造再分离"到"从源头选边"
这项基础研究对患者安全的意义,是根本性的。
在传统工艺中,制药企业往往先合成两种对映体的混合物,再费力分离出有效的那一个。分离过程不仅成本高昂,还难以完全避免有害异构体的残留。
而卡甘和硖合宪三揭示的机制,意味着化学家可以从反应的"源头"就引导反应走向,让微小的初始偏好被非线性效应放大、被自催化效应持续强化,最终高效、经济地只生成目标构型。
这直接提升了药物制造的安全底线。许多现代药物的生产,正是依赖于不对称催化技术才能实现单一构型的精准制造。对于手性药物而言,"制造方式本身就是安全保障的一部分"。
监管的"第二道防线"
有了更好的制造技术,监管标准同样在收紧。
根据手性药物质量控制指导原则,药物研发时需要根据手性中心的引入方式,采取有效的过程控制手段,严格控制每步反应产物的光学纯度。在质量标准制订时,必须合理有效地监控产品的光学特性与光学纯度;稳定性研究也需要设立灵敏的检测指标,监测构型是否发生变化。
这意味着,从制造工艺到质量标准,从原料控制到稳定性监测,现代药品监管已经在多个环节筑起了针对"错误镜像"的防线。而这套体系的逻辑起点,正是反应停的教训。
基础研究的长远价值
值得注意的是,2026年的这项诺奖成果,并非一项"应用型"发明。它回答的是一个看起来极其"基础"的科学问题:生命为什么选择了左手性的氨基酸?化学反应的对称性是如何被自发打破的?
国内学者评价这项工作"最鲜明的特点是高度的基础性"。它提醒我们:那些看似朴素、却常常被人忽略的基础问题,其研究成果最终可能以意想不到的方式守护普通人的安全。
手性研究在诺贝尔化学奖历史上并非孤例——2001年,诺贝尔化学奖已授予野依良治、威廉·诺尔斯和巴里·夏普利斯,表彰他们在手性催化还原反应方面的贡献;2021年,再次授予利斯特和麦克米伦,表彰他们在不对称有机催化领域的突破。2026年是手性研究第三次获诺奖,这一"家族性"背景,恰恰说明手性科学对化学和制药工业的深远影响。
反应停的悲剧催生了监管制度,但监管制度本身无法"制造"安全的分子。真正让安全药物成为可能的,是化学家对分子行为的深刻理解。卡甘在1986年发现非线性效应时,或许并未预见到它将被广泛应用于制药工业。硖合宪三在实验室里探索自催化反应时,或许也只是被"最初这个系统是如何形成的"所吸引。
但基础研究的价值恰恰在于:你永远不知道今天对"为什么"的回答,会在哪一天变成对"怎么办"的解决方案。
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结语
从1957年的反应停,到2026年的诺贝尔化学奖,近七十年间,药物安全的保障方式发生了深刻变化。
这种变化由两条线索交织而成:一条是制度层面的,从无到有建立起严格的药品审评和监管体系;另一条是科学层面的,从"只能制造混合物"进化到"精准制造想要的分子"。
两条线索交汇的地方,是无数患者不必再面对的伤害。
硖合宪三表示,这一领域的研究远未结束,未来还将进一步拓展。对患者安全而言,这意味着更多的保障,正在路上。
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