Komplet alata za spajanje molekula kao što su Lego građevinski blokovi osvojio je Nobelovu nagradu za hemiju 2022.
Hemičari Carolin Bertozzi sa Univerziteta Stanford, Morten Meldal sa Univerziteta u Kopenhagenu i Barri Sharpless iz Scripps Research Institute u La Jolla, Kalifornija, ravnomjerno će podijeliti nagradu za razvoj hemije klikova i bioortogonalne hemije, objavila je Kraljevska švedska akademija nauka u oktobru. 5 na konferenciji za novinare u Stokholmu. Ovi alati omogućavaju naučnicima da lako konstruišu složene molekule u laboratoriji i unutar živih organizama.
„Dobra stvar sa ovim otkrićem je što se može koristiti za skoro sve“, rekao je Olof Ramstrom, hemičar sa Univerziteta Masačusets Louel i član Nobelovog komiteta za hemiju. Primene uključuju izgradnju molekula lekova, polimera, novih materijala i praćenje biomolekula među ćelijama.
„Već smo na vrhu ledenog brega što se tiče aplikacija“, kaže Angela Vilson, predsednica Američkog hemijskog društva. „Mislim da će ova hemija revolucionisati medicinu u toliko oblasti.“
Pre oko 20 godina, Šarples je predstavio „hemiju klika“ — način da se dva jedinjenja jednostavno i brzo povežu korišćenjem određenih molekula konektora. Ali pronalaženje ovih molekula konektora sličnih Lego-u koji se mogu povezati u hemijskoj reakciji nije bilo lako. Radeći nezavisno, Šarples i Meldal su otkrili rešenje.
Dodavanjem mrvice bakra u smešu koja sadrži još dva mala molekula – nazvana azid i alkin – naučnici su mogli brzo da spoje dva molekula zajedno u hemikaliju u obliku prstena. Bez bakra, molekuli bi se na kraju kombinovali, ali sporo, rekao je Ramstrom.
Reakcija je brzo „zadobila ogromno interesovanje širom hemije i srodnih oblasti“, dodao je on. Iako će naučnici kasnije otkriti pregršt drugih molekula koji bi mogli da se spoje na isti način, ta prva reakcija se smatra „krunskim draguljem reakcija klikova“.
Ali dok kataliziranje reakcija sa bakrom može dobro funkcionisati u staklenoj čaši, metal može štetiti živim ćelijama. Bertoci je otkrio način da se uradi hemija klikova bez bakra, tako da naučnici sada mogu da dizajniraju hemijske reakcije unutar organizama bez narušavanja njihovih normalnih ćelijskih funkcija.
Bertoci je prevario ćelije da inkorporiraju hemikaliju za klik u šećere koji ukrašavaju površinu ćelije. Kada naučnici izlože ove ćelije drugoj hemikaliji za klik, vrsti alkina, njih dvoje mogu da se spoje, baš kao molekuli u Sharplessovoj i Meldalovoj reakciji. Povezujući alkin sa molekulima zelenog sjaja, naučnici mogu osvetliti površine ćelija.
„Zamislite da biste mogli da pričvrstite sjajne molekule na biomolekule u živoj ćeliji. Tada biste mogli da ih pratite pod mikroskopom i vidite gde su i kako se kreću. To je uradila Karolin Bertoci“, rekao je Johan Akvist, teoretski hemičar sa Univerziteta u Upsali u Švedskoj i predsednik Nobelovog komiteta za hemiju.
Bertocijeva specijalnost je proučavanje molekula šećera, sa kojima je „neverovatno teško raditi“, kaže Lesli Vosshall, neuronaučnik sa Rokfelerovog univerziteta u Njujorku, koji je potpredsednik i glavni naučni službenik na Medicinskom institutu Hauard Hjuz. Postoje jednostavne metode za posmatranje DNK, RNK i proteina, ali ne toliko za šećere, kaže ona. „Šećeri su tamna materija ćelije.“
Usmeravajući specifične šećere na ćelijske površine, naučnici mogu razviti nove tretmane. Na primer, Bertoci i njene kolege uspele su da ciljaju i deaktiviraju šećere koji su pomogli tumorskim ćelijama da se sakriju od T ćelija u telu.
Bertoci, istraživač HHMI, je 59. žena koja je dobila Nobelovu nagradu od 1901. i tek osma kojoj je dodeljena nagrada za hemiju. Emanuel Šarpentije i Dženifer Doudna su 2021. bile poslednje žene koje su dobile Nobelovu nagradu za hemiju, za svoj rad na alatu za uređivanje gena poznatom kao CRISPR.
„Carolin je… jedna od zapanjujuće malo žena u hemijskoj biologiji“, kaže Vosshall. „Njena laboratorija je bila generativno mesto koje je inspirisalo žene hemičarke i plasiralo ih u svet.
Kada su ga vesti probudile oko 3 sata po pacifičkom vremenu, Bertoci je rekao: „Apsolutno sam zapanjen. Sedim ovde i jedva mogu da dišem.” Nazvati telefonski poziv usred noći šokom je potcenjivanje, dodala je ona. „Još uvek nisam sasvim siguran da je to stvarno, ali postaje sve stvarnije iz minuta u minut.“
