Nobel Media
Struktura

Za genialne narzędzie do budowy molekuł. Chemiczny Nobel 2022 dla Carolyn R. Bertozzi, Mortena Meldala i K. Barry’ego Sharplessa

Wszyscy laureaci Nagrody Nobla otrzymują pamiątkowy Medal Nagrody Nobla.Archiwum Wszyscy laureaci Nagrody Nobla otrzymują pamiątkowy Medal Nagrody Nobla.
Wszyscy laureaci Nagrody Nobla otrzymują specjalny kaligrafowany dyplom. Na zdjęciu dyplom, który w 1901 roku odebrał Wilhelm Conrad Röntgen.Wikipedia Wszyscy laureaci Nagrody Nobla otrzymują specjalny kaligrafowany dyplom. Na zdjęciu dyplom, który w 1901 roku odebrał Wilhelm Conrad Röntgen.
W 2022 r. każdy z laureatów Nagrody Nobla otrzyma czek na 10 mln koron szwedzkich (ok. 917 tys. euro).Pixabay W 2022 r. każdy z laureatów Nagrody Nobla otrzyma czek na 10 mln koron szwedzkich (ok. 917 tys. euro).
Nagrodę Nobla 2022 w dziedzinie chemii otrzymali Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal i K. Barry Sharpless za stworzenie chemii kliknięć oraz chemii bioortogonalnej. Dzięki nim możemy składać ze sobą pojedyncze molekuły i tworzyć m.in. nowe leki. Nie tylko w laboratorium, ale także wewnątrz ludzkich komórek.

Tegoroczna Nagroda Nobla zostaje przyznana za genialne narzędzie do budowy nowych molekuł – powiedział dziś Hans Ellgren z Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk. Narzędzie to już dziś pozwala opracowywać nowe leki oraz materiały. Znajduje zastosowanie w sekwencjonowaniu DNA. Pomaga w badaniu interakcji bio-molekuł wewnątrz komórki. A nawet umożliwia studiowanie procesu dostarczania do komórek leków.

– Chemia kliknięć działa tak jak brzmi – dodał Johan Åqvist z Komitetu Noblowskiego przyznającego nagrodę z chemii. A zasadę jej działania świetnie przedstawił w swojej prezentacji drugi członek tego gremium Olof Ramstrom. Zasugerował, by dwie łączące się ze sobą molekuły wyobrazić sobie jako dwa idealnie pasujące do siebie elementy klamry zatrzaskowej (powszechnie używanej np. w plecakach). Bo to połączenie (molekuł może być ich więcej) bardziej przypomina połączenie mechaniczne niż typowo chemiczne.

W taki właśnie sposób spojrzeli na azydki (sole lub związki organiczne zawierające w swojej strukturze trzy połączone ze sobą atomy azotu) i alkiny (węglowodory, w którym atomy węgla są połączone wiązaniem potrójnym) tegoroczni laureaci: Morten Meldal i K. Barry Sharpless.

Krótko o laureatach

Carolyn Ruth Bertozzi - amerykańska chemiczka, jest profesorem na Stanford University. Zajmuje się m.in. chemią, systemami biologicznymi i radiologią. Wśród ostatnich obszarów jej zainteresowania były badania nad syntezą narzędzi chemicznych do badania cukrów powierzchni glikanów (glikopeptydów) i ich wpływu na choroby, takie jak rak, stany zapalne i infekcje wirusowe (w tym COVID-19).

Morten Meldal - duński chemik. Doktorat obronił na Technical University of Denmark. Jest profesorem chemii na University of Copenhagen. Morten Meldal i Barry Sharpless położyli podwaliny pod funkcjonalną formę chemii – tzw. chemię kliknięć, w której molekularne elementy budulcowe łączą się ze sobą szybko i skutecznie.

Karl Barry Sharpless (Barry Sharpless) – amerykański chemik, laureat Nagrody Nobla z chemii w 2001 roku (za badania o katalizatorach chiralnych umożliwiających uzyskanie pożądanego izomeru, które wykorzystano do syntezy leków nasercowych, tzw. beta-blokerów). Doktorat obronił na Stanford University. Pracował na Stanford University, Harvard University, a jako profesor w Massachusetts Institute of Technology i Scripps Research Institute w La Jolla, z którym jest związany do dziś.

Miedź daje szybkość

Początkowe próby połączenia tych dwóch rodzajów związków chemicznych nie napawały optymizmem. Co tu dużo mówić: azydki i alkiny nie za bardzo chciały ze sobą wchodzić w interakcje. Proces ich łączenia zachodził powolnie, a w mieszaninie poreakcyjnej roiło się od produktów ubocznych. Było tak aż do chwili, gdy badacze postanowili dorzucić do środowiska reakcyjnego związek miedzi (I), który miał pełnić funkcję katalizatora. Jak za dotknięciem magicznej różdżki wszystkie problemy chemików wtedy zniknęły i udało im się stworzyć docelowy związek z niemalże 100 proc. wydajnością. Co więcej, dzięki zastosowaniu katalizatora reakcja przebiegała bardzo szybko.

W ten sposób naukowcy opracowali technikę, która jest teraz podstawą chemii kliknięć: katalizowaną miedzią cykloaddycję azydkowo-alkinową. A sama chemia kliknięć stała się metodą stosowaną wręcz powszechnie, w naukach pokrewnych i w przemyśle – także na liniach produkcyjnych firm farmaceutycznych.

Krótko o Nagrodzie Nobla

Trwa noblowski tydzień. Zgodnie z tradycją jako pierwsza przyznawana jest Nagroda Nobla z kategorii fizjologia lub medycyna, a w następnych dniach poznajemy laureatów z fizyki i z chemii. Później Akademia Szwedzka ogłasza zwycięskie nazwisko Literackiej Nagrody Nobla oraz Pokojowej Nagrody Nobla. W kolejnym tygodniu przychodzi czas na ostatniego laureata lub laureatów, z tzw. ekonomicznego Nobla - to jedyne wyróżnienie nie wymienione w testamencie przez Alfreda Nobla - w tej kategorii nagrodę przyznaje Centralny Bank Szwecji.

Laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie chemii wybiera Królewska Szwedzka Akademia Nauk. Ceremonie wręczania nagród w tej dziedzinie odbywają się od 1901 roku.

Podział obszaru działalności naukowców i wynalazców określony przez Alfreda Nobla szybko stracił aktualność, bo na stykach między fizyką, chemią i medycyną rozwinęły się nowe dyscypliny naukowe, np. chemia fizyczna, termodynamika chemiczna, astrochemia, biochemia czy medycyna molekularna. W zasadzie już pierwsza z nagrodzonych Noblem prac z dziedziny chemii dotyczyła zagadnień fizykochemicznych (Nobla otrzymał Jacobus Henricus van 't Hoff za odkrycie praw dynamiki chemicznej i ciśnienia osmotycznego). Z upływem lat coraz częściej wyróżnienie trafiało w ręce naukowców zajmujących się różnymi aspektami „chemii życia”, badającej obszary na granicy chemii i biologii.

Do tej pory Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznawano 113 razy. Zaszczytu dostąpiło w sumie 187 osób, w tym 7 kobiet (nagrodzono m.in. Marię Skłodowską-Curie w 1911 r. oraz jej córkę Irène Joliot-Curie w 1935 r.; pierwsza z nich zdobyła również Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1903 roku, czyli została uhonorowana najwyższym wyróżnieniem w dwóch różnych dziedzinach naukowych).

Nagroda Nobla to złoty medal i kaligrafowany dyplom, a także czek na 10 mln koron szwedzkich (po dzisiejszym kursie to ok. 917 tys. euro) w każdej z dziedzin. Fundusz finansowy nagród pochodzi z odsetek od majątku Alfreda Nobla, którym zarządza Fundacja Nobla. (sw)

Potrójne związanie służy komórkom

Tymczasem Carolyn R. Bertozzi zastanawiała się w jaki sposób do glikanów występujących na powierzchni komórek dołączyć cząsteczki zdolne do fluorescencji (świecenia). Pozwoliłoby to obserwować procesy komórkowe wewnątrz organizmów żywych za pomocą metod spektroskopowych. Rozwiązaniem, które przychodziło jej do głowy, było połączenie azydku z alkinem, dodatkowo zmodyfikowanym substancją fluorescencyjną. Reakcja chemicznego kliknięcia miałaby miejsce we wnętrzu komórki, a jej produkt wskutek naturalnych procesów zostałby wydalony z jej wnętrza, by na jej powierzchni związać się z glikanami.

Łatwo powiedzieć, trudniej zrobić. Problemem okazały się wspomniane wyżej związki miedzi (I). Ze względu na swoją toksyczność nie mogły być wprowadzone do organizmów żywych. Badaczka postanowiła więc wypróbować inny związek z grupy alkinów, czyli cyklooktyn zbudowany z 8 atomów węgla, gdzie jedno z ich związań jest potrójne. Był to strzał w dziesiątkę, a Carolyn R. Bertozzi przeniosła chemię kliknięć na zupełnie nowy poziom. Udowodniła, że chemię kliknięć można z powodzeniem przeprowadzać w żywych komórkach bez zaburzania ich normalnego funkcjonowania.

Dzięki tej badaczce reakcje chemicznego kliknięcia są dziś wykorzystywane na całym świecie. Nowa technika pozwala śledzić procesy, także chorobowe, zachodzące w żywych organizmach, w pojedynczych komórkach. Może się okazać, że chemia bioortogonalna już niedługo pozwoli stworzyć leki przeciwnowotworowe, które będą idealnie celować w komórki rakowe, omijając te zdrowe zwiększając efekty kuracji i niwelując jej skutki uboczne.

Kalendarz noblowski 2022

Fizjologia lub medycyna
3 października 2022 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny otrzymał Svante Pääbo za odkrycia dotyczące genomów wymarłych hominidów i ewolucji człowieka. Czytaj TUTAJ.

Fizyka
4 października 2022 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki otrzymali Alain Aspect, John F. Clauser i Anton Zeilinger za eksperymenty ze splątanymi fotonami, pokazanie złamania nierówności Bella i pionierskie badania nad informacją kwantową. Czytaj TUTAJ.

Chemia
5 października 2022 r. Nagrodę Nobla 2022 w dziedzinie chemii otrzymali Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal i K. Barry Sharpless za badania rozwijające chemię "klik" oraz chemię bioortogonalną. Czytaj TUTAJ.

Literatura (Literacka Nagroda Nobla)
6 października 2022 r. Literacką Nagrodę Nobla 2022 otrzymała pisarka Annie Ernaux „za odwagę i kliniczną przenikliwość, z jaką odkrywa korzenie, wyobcowania i zbiorowe ograniczenia pamięci osobistej”. Czytaj TUTAJ.

Pokojowa Nagroda Nobla
7 października 2022 r. Pokojową Nagrodę Nobla 2022 otrzymali: obrońca praw człowieka, opozycjonista białoruski Aleś Bialacki; rosyjska organizacja praw człowieka Memoriał oraz ukraińska organizacja praw człowieka Centrum Wolności Obywatelskich.

Nauki ekonomiczne (tzw. ekonomiczny Nobel)
10 października 2022 r. Nagrodę Nobla 2022 w dziedzinie nauk ekonomicznych otrzymali: Ben S. Bernanke (The Brookings Institution), Douglas W. Diamond (University of Chicago i Philip H. Dybvig (Washington University in St. Louis) za badania nad bankami i kryzysami finansowymi.