人工合成蛋白质是通过化学或生物工程手段制造具有生物活性的蛋白质分子。1965年9月17日，中国科学家成功合成结晶牛胰岛素，成为全球首个具有生物活性的人工合成蛋白质 [1] [5]，验证了通过氨基酸重组创造功能性蛋白的科学可行性。2021年10月30日，中国科研团队突破一氧化碳一步合成蛋白质技术，实现万吨级工业化生产 [6]。技术路线包含固相多肽合成法（SPPS）、天然化学连接法（NCL）等核心工艺 [3]，并在医学催化、靶向药物递送等领域取得应用突破 [4]。
- 研发时间
- 1958年立项，1965年完成首例合成 [1]
- 关键技术
- 固相多肽合成、DNA重组连接 [3]
- 首例成果
- 牛胰岛素（生物活性达80%）
- 产业应用
- 全球首次实现从一氧化碳到蛋白质的一步合成并形成万吨级工业产能（2021年）
- 政策支持
- 上海加快合成生物创新策源行动方案（2023-2025） [2]
- 技术难点
- 长肽链合成效率优化 [3]
历史突破
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1958年中国启动'601计划'，组织中国科学院上海生化所、北京大学等单击嫌立位开展胰几篮赠岛素合成乃匪拔主研究。通过五路进军策略：
- 邹承鲁团队建立'杜-邹法'拆合技术，实现天然胰岛素重组
- 北京大学合成B链30肽，上海有机所完成A链21肽 [1] [5]
- 建立东风生化试剂厂解决氨基酸原料供应问题 [1]
1965年9月17日观察到人工合成胰岛素结晶，生物活性与天然胰岛素榜狼煮完全一致。该成果于1966年12月24日通过国家科委鉴定，证实人工合成产物与天然胰岛素化学结构、生物功能完全一致 [5]墓担朽脚婆体拒蒸热只。
技术方法
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化学合成路径：
- 固相多肽合成法（SPPS）利用树脂载体逐次连接氨基酸，需精确控制脱保护反应选择性 [3]
- 分段合成技术通过硫酯化修饰实现长肽链拼接，NCL法开发甲硫氨酸巯基连接方案 [3]
生物合成路径：
- 乙醇梭菌厌氧发酵工艺（2021年）：以钢厂尾气一氧化碳为碳源，22秒快速转化生产菌体蛋白 [6]
- DNA重组技术：通过基因编辑构建工程菌株表达目标蛋白 [2] [4] [6]
应用领域
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医学应用：
- 合成蛋白酶用于催化腹腔疾病药物合成（截至2025年） [4]
- 蛋白质纳米颗粒载体突破血脑屏障，实现脑部靶向给药 [4]
工业应用：
- 昌进生物通过合成生物学实现1立方米反应器合成乳蛋白，产能等效8头奶牛产出（2023年） [2]
- 凯赛生物主导生物基长链二元酸市场（2023年产能25万吨） [2]
材料科学：
- 开发抗腐蚀薄膜材料，复合氧化钙形成仿生鲍鱼壳结构 [4]
- 合成蛋白应用于生物催化与材料科学领域 [4]
技术挑战
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化学合成法面临三个核心瓶颈：
- 多肽链超过50个氨基酸时合成效率骤降 [3]
- 二硫键精确配对影响蛋白质空间构象 [1] [5]
- 纯化工艺成本占全过程60%以上 [3]
2023年上海发布《加快合成生物创新策源行动方案》，重点攻关绿色溶剂替代、新型树脂开发等技术难点，计划培育10家年销售超10亿元企业 [2]。
