Letošnjo Nobelovo nagrado za kemijo so prejeli Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal in K. Barry Sharpless za razvoj klik kemije in bioortogonalne kemije.
Gonilna sila razvoja sodobne kemije niso samo pomembna odkritja in izboljšave, pač pa tudi ustvarjanje novih konceptov, ki navdihnejo in pospešijo nova odkritja. Letošnja Nobelova nagrada za kemijo je podeljena za dva genialna koncepta, ki sta sprva nastala le kot misel (objavljena v prestižni znanstveni reviji) znanstvenih influencerjev, kaj bi bilo po njihovem mnenju pametno početi v prihodnosti. Koncept kot tak je seveda brez vrednosti, če kasneje ni podprt z odkritji. V primeru klik kemije in bioortogonalne kemije je prvotni ideji sledilo 20 let intenzivnih raziskav, katerih odkritja so rodila nove, še boljše ideje. Ta prepleten proces je odprl številna nova vrata za uporabno znanost, ki koristi človeštvu.
Sinteza točno določene molekule je v svojem bistvu zelo zahtevna naloga. Natančno moramo tvoriti kemijske povezave med fragmenti na kontroliran način, brez neželenih reakcij, in obvladati metode za izolacijo enega produkta iz kompleksnih zmesi. Stoletja raziskav so organske kemike opremile s sinteznimi metodami, s katerimi lahko pripravimo skoraj katero koli molekulo, ki si jo zamislimo ali jo najdemo v naravi. Težava je, da te klasične metode pogosto zahtevajo natančno kontroliranje pogojev, razmerij reagentov in posebno opremo in tako predstavljajo izziv celo za izkušene raziskovalce. Sharpless je kmalu po svoji prvi Nobelovi nagradi leta 2001 predlagal nov minimalistični pristop v organski kemiji; v mislih je imel predvsem uporabo na področju farmacije: premik od iskanja zapletenih sintez molekul, ki jih najdemo v naravi, do sinteze enostavnejših molekul, ki jih znamo hitro pripraviti, in prav tako lahko služijo kot nove zdravilne učinkovine. Kemijska reakcija, ki omogoča enostavno, predvidljivo in izvedbeno enostavno povezavo dveh molekulskih fragmentov, je z bakrom katalizirana cikloadicija alkinov in azidov, kjer se tvori triazol. Metodo sta neodvisno odkrila Meldal in Sharpless, kar je povzročilo razmah področja klik kemije. Ta reakcija omogoča povezavo katerekoli molekule, ki vsebuje azid, s katerokoli drugo, ki vsebuje alkin, do kompleksnejše strukture z novo funkcionalnostjo. Kronjski dragulj klik kemije je novembra 2021 odobreno onkološko zdravilo sacituzumab govitekan, kjer sta monoklonsko protitelo in citotoksična majhna molekula povezana z uporabo klik reakcije.
Carolyn R. Bertozzi je že pred razmahom klik kemije razvijala koncept bioortogonalne kemije, tj. kemijskih reakcij, ki so tako selektivne, da lahko potekajo v živih celicah in celo živalih ter ne motijo normalnih celičnih procesov. Za razvoj bioortogonalne kemije je bilo potrebno poglobljeno poznavanje in preboji tako na področju (kemijske) biologije kot organske kemije, kar je redko združeno v eni raziskovalni skupini, kaj šele osebi. Bertozzi je našla način, kako spremeniti celice, da izražajo z azidom derivatizirane glikoproteine, ki se nahajajo v celični steni. Prav tako je razvila verzijo klik reakcije med azidom in cikličnim alkinom, ki za potek ne potrebuje toksičnega bakrovega katalizatorja in je tako izvedljiva v živem organizmu. To omogoča in vivo označevanje azidiranih sladkorjev in spremljanje bioloških procesov v realnem času.
Dosežki in odkritja vseh treh nagrajencev imajo ogromen vpliv na človeštvo. Z razvojem navdihujočih novih konceptov in visoko učinkovitih metod so nagrajenci znatno povečali globino in širino znanja na področju kemije. Njihovo delo že ima neposreden vpliv na življenje ljudi. Z novim valom raziskav na področjih klik kemije in bioortogonalne kemije, ki bo gotovo sledil Nobelovi nagradi, bodo prišla nova odkritja, ki bodo spreminjala svet na boljše.
dr. Andrej Emanuel Cotman, mag. farm.
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2022/summary/
