難合成的抗癌藥技術(shù)突破了，常用的降壓藥價格降價了，抗流感藥物、抗抑郁藥物的合成路徑更高效了……這是中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員馬大為多年來鉆研基礎(chǔ)研究的成果轉(zhuǎn)化。

“這是我們這一代中國化學(xué)家的任務(wù)。”在接受健康時報專訪時馬大為談到，如今我國的化學(xué)水平已接近世界頂尖水平，中國創(chuàng)新藥研發(fā)浪潮的到來，只是時間問題。

讓化學(xué)反應(yīng)更高效，或?qū)⒏膶懟瘜W(xué)教科書

誰也想不到，小縣城里出了個化學(xué)家。

1963年9月，馬大為出生在河南省南陽市社旗縣的一個普通的教師之家。學(xué)生時期的馬大為因追星陳景潤、華羅庚而喜歡數(shù)學(xué)，每次考試數(shù)學(xué)都是滿分的他，卻因高考失利，考入山東大學(xué)化學(xué)系。

“剛上大學(xué)時，一直想轉(zhuǎn)數(shù)學(xué)系，但在當(dāng)時轉(zhuǎn)系是完全不可能的。”年輕的馬大為短暫失意后，迅速調(diào)整了心態(tài)。他說，“人生不可能一直很順，不管處在什么境遇下，都要適應(yīng)變化并不懈努力。”

既有天分也十分努力的馬大為，在35歲時，發(fā)現(xiàn)了一類可以提高烏爾曼反應(yīng)效率的一類氨基酸分子。這一發(fā)現(xiàn)讓制藥行業(yè)興奮不已。

烏爾曼效應(yīng)是將簡單的鹵代芳烴和其他親核試劑偶聯(lián)在一起，構(gòu)成一個更加復(fù)雜的分子。這是化學(xué)和制藥工業(yè)研發(fā)過程中經(jīng)常使用的重要方法。

德國化學(xué)家Fritz Ullmann在1901年發(fā)現(xiàn)烏爾曼反應(yīng)，是形成芳基-雜原子鍵的最重要的方法之一。經(jīng)典的烏爾曼反應(yīng)需要大量銅的催化，溫度要達(dá)到150~250攝氏度，這可能會破壞一些脆弱的分子骨架，大大限制了反應(yīng)的應(yīng)用范圍。

馬大為發(fā)現(xiàn)的氨基酸分子能作為銅源催化劑的配體，提高烏爾曼反應(yīng)的效率，大大降低反應(yīng)所需要的溫度和銅催化劑的用量，成為化學(xué)合成實驗室“每天都要用的反應(yīng)”，使其在有機(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)產(chǎn)品、染料以及有機(jī)導(dǎo)體、半導(dǎo)體等方面有廣泛應(yīng)用。

美國Scripps研究所教授余金權(quán)贊譽(yù)，“馬大為發(fā)展的這個反應(yīng)，已經(jīng)在工業(yè)上產(chǎn)生了上噸級的應(yīng)用，具有廣譜性，是要改寫化學(xué)教科書的。”

“三位科學(xué)家在發(fā)明新催化劑和新反應(yīng)方面的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，為合成有機(jī)分子，特別是藥物分子提供了新途徑。”2018年11月18日，馬大為與馮小明、周其林一起獲得未來科學(xué)大獎-物質(zhì)科學(xué)獎。一年后，他當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

如今大部分藥物源自合成的化學(xué)分子，通過對其進(jìn)行生物活性測試，再經(jīng)過漫長的臨床研究，直到發(fā)現(xiàn)化學(xué)分子對某一疾病有效并具有較低的副作用，從而催生出一批創(chuàng)新藥。如何能研制出“環(huán)境友好的合成工藝”“讓化學(xué)反應(yīng)效率更高”？馬大為在制藥的路上不斷探尋。

一粒降壓藥降價，“用到了新的催化劑”

馬大為院士在實驗室與學(xué)生們一起做實驗。受訪者供圖

在江西萍鄉(xiāng)，70歲的賈寧（化名）每天都要服用降壓藥來控制血壓。他服用的是培哚普利叔丁胺片。服藥十年，藥品價格從原來的35元/盒降到15元/盒。藥品價格降下來背后，一個重要原因是制藥工藝的升級，這就是馬大為數(shù)十年研究的成果。

“你吃的某一款藥，可能就用到了我們的催化劑。”在中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所的實驗室里，馬大為課題組通過高通量自動化的方法，研究不同催化劑的反應(yīng)。

為了突破烏爾曼反應(yīng)的局限，馬大為深入研究十余年，終于發(fā)現(xiàn)了催化效率更高的草酰二胺分子，這個新催化體系實現(xiàn)了極具挑戰(zhàn)性的惰性芳基氯代物的偶聯(lián)，可以催化更廣譜的反應(yīng)。

這一實驗室里的發(fā)現(xiàn)，不僅成為學(xué)術(shù)成果得以發(fā)表，也在國內(nèi)外實現(xiàn)了轉(zhuǎn)化應(yīng)用。降壓藥培哚普利叔丁胺片在生產(chǎn)中用的原料藥就得益于這一反應(yīng)。全球成噸級的培哚普利原料藥，通過優(yōu)化制藥工藝，大大降低了化學(xué)成分的成本，讓藥物降價成為可能。這一配體出現(xiàn)后的短短幾年里，已經(jīng)在工業(yè)上產(chǎn)生了上噸級的應(yīng)用。

35歲發(fā)現(xiàn)第一代催化劑，“又過了十幾年時間，我們研究出了催化效率更高的第二代配體。”如今，馬大為仍在尋找效率更高的第三代配體的路上，他希望催化劑的“效率再提高一點點”“成本再降低一點點”，這樣才有機(jī)會變成更加通用的工業(yè)催化劑。

“如果找到更方便、更高效的合成方法，中國制藥水平還會向前發(fā)展。”馬大為說。

最難合成的抗癌藥，技術(shù)被突破了

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員馬大為。受訪者供圖

除了催化偶聯(lián)反應(yīng)研究，馬大為更多的時間用于天然產(chǎn)物全合成和藥物化學(xué)。

他發(fā)展了以分子內(nèi)氧化偶聯(lián)為代表的一系列合成策略，完成了六十余個復(fù)雜天然產(chǎn)物的合成；在藥物化學(xué)方面，他研發(fā)了具有治療神經(jīng)退行性疾病作用的細(xì)胞壞死抑制劑、治療肺癌的新型EGFR抑制劑，都已進(jìn)入臨床研究階段。

“在科研中95%是失敗的，”這是科研工作者難熬的宿命。但馬大為總能甘之如飴，不斷嘗試。

曲貝替定是一款創(chuàng)新抗癌藥，在國外該藥1盒售價2萬~3萬元。這款藥物由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，被稱為世界上最難合成的兩個抗癌藥物分子之一。研發(fā)技術(shù)長期壟斷在少數(shù)原研藥企業(yè)，價格居高不下。

基于數(shù)十年的化學(xué)合成經(jīng)驗積累，馬大為團(tuán)隊為抗癌藥找到了一種迄今為止最為簡便的合成路線。

“這一抗癌藥之前全合成需要40多個步驟，我們的新路線僅需要26個步驟，這意味著藥物制備的成本將大大降低。”馬大為告訴記者。

只要不出差，馬大為每天都在辦公室工作10到12個小時，有時出差晚上九、十點鐘回到上海，他也要到辦公室去一趟，心里才覺得踏實。馬大為在與國外科研者交流中感到，“國外科學(xué)家不僅有很高的天分，而且非常用功，很多人都是超長時間工作。”

馬大為認(rèn)為，中國創(chuàng)新藥的發(fā)展，不只是靠生物醫(yī)學(xué)，還要讓更多人了解化學(xué)的重要性。因此，他經(jīng)常在各大論壇上介紹小分子藥物創(chuàng)制中的合成化學(xué)和合成生物學(xué)。

在花甲之年，馬大為仍在科研的道路上求索，仍為中國創(chuàng)新藥的發(fā)展而奔波……

院士洞見

在制藥領(lǐng)域，何時能從“中國制造”轉(zhuǎn)為“中國創(chuàng)造”？

馬大為：我國具有完整的成熟的化學(xué)制藥產(chǎn)業(yè)鏈，從最基礎(chǔ)的原料到更復(fù)雜的中間體，甚至是更復(fù)雜的藥品，我們都可以制造出來，而且可以造得又好又便宜。這是我們國際競爭力的所在。國內(nèi)量大面廣的藥物制造業(yè)，也為化學(xué)的基礎(chǔ)研究提供了用武之地，在實踐中可以讓我們找到真正需要解決的科學(xué)問題，把這些問題解決了，也就變成了中國創(chuàng)造。

在創(chuàng)新藥領(lǐng)域，我國如何實現(xiàn)“彎道超車”？

馬大為：在創(chuàng)新藥領(lǐng)域，我們首先是跟蹤性創(chuàng)新。最近幾年，在抗體偶聯(lián)藥物和雙抗藥物領(lǐng)域，我們國內(nèi)企業(yè)的創(chuàng)新可以說實現(xiàn)了“彎道超車”。我們一些研發(fā)的管線、研發(fā)的創(chuàng)新被世界認(rèn)可了。中國的原創(chuàng)藥物能快速實現(xiàn)國際化的銷售，給國內(nèi)生物醫(yī)藥企業(yè)帶來更多的研發(fā)回報。

生物醫(yī)藥投資趨于理性，如何把握未來發(fā)展方向？

馬大為：前幾年，生物醫(yī)藥投融資火熱，被資本看好。如今，投融資相對少，不少人覺得是行業(yè)的寒冬。我認(rèn)為，這是資本對一個行業(yè)的投資從過熱到逐漸理性的正常過程。有價值的真創(chuàng)新仍然能吸引到好的投資。那些“me-too”扎堆的研發(fā)，資本投入少了。這個時期也是生物醫(yī)藥行業(yè)認(rèn)真思考的好時機(jī)，業(yè)內(nèi)的人要更多地去思考，更好地把握未來生物醫(yī)藥的趨勢和方向，讓行業(yè)更好地良性發(fā)展。