Нобелевку по химии в 2022 году получили Кэролин Бертоцци, Мортен Мелдал и Барри Шарплесс. Ученые занимались развитием клик-химии и биоортогональных реакций. Разбираемся, в чем ценность их открытий
Что произошло
- 5 октября Шведская королевская академия наук озвучила имена лауреатов Нобелевской премии по химии 2022 года. Ими стали Каролин Р. Бертоцци (США), Мортен Мелдал (Дания), К. Барри Шарплесс (США). Ученые получили награду за вклад в развитие клик-химии и биоортогональной химии.
- Основоположником клик-химии считается американский ученый Барри Шарплесс. В 2001 году он выступил с предложением использовать новый подход в химии, который позволил бы в промышленных масштабах синтезировать органические молекулы. Ученый был уверен, что химикам пора перестать имитировать природные процессы, поскольку это требует много времени, а в ходе синтеза образуется большое количество ненужных примесей, которые сложно удалить. Такой подход тормозит разработку новых фармацевтических препаратов.
- Для решения проблемы Шарплесс предложил клик-химию — направление, развивающее создание универсальных инструментов для построения сложных молекулярных систем. Суть метода заключается в том, что при синтезе соединяются не углеродные каркасы молекул, как в природе, а добавленные к ним молекулы кислорода и азота, служащие своеобразными молекулярными креплениями (отсюда и «клик» в названии). Такой молекулярный конструктор собирается более эффективно и при этом дает минимум примесей, которые легко удалить.
- Мортен Мелдал и Барри Шарплес одновременно в 2002 году представили научному сообществу химическую реакцию под названием «катализируемое Cu (I) азид-алкиновое циклоприсоединение». В ней атомы азидных и алкидных групп выступали в качестве двух частей «застежки», а катализатором становилась медь. Такая реакция способна проходить в температуре, близкой к комнатной.
- Биохимику Каролин Бертоцци удалось разработать клик-реакции, не нарушающие нормальную химию клетки — она называла их биоортогональными. Благодаря ее открытию ученые теперь могут присоединять к молекулам маркеры для биохимических исследований без опасности повредить клетку.
Что это значит
Шарплесс стал основателем клик-химии, а Мелдала и Бертоцции вывели ее на новый уровень. В настоящее время на их разработки опираются ученые различных сфер. Например, без клик-химии сейчас невозможно представить разработку лекарственных препаратов, модификацию ДНК, синтез наночастиц и полимеров.
А биоортогональные реакции Кэролин Бертоцци помогли продвинуться в создании фармацевтические препаратов от рака. Она использовала биоортогональные реакции для изучения гликанов (сложных углеводов в клеточных мембранах), вырабатываемых опухолью. Результаты ее исследования позволили создать лекарство, расщепляющее вредные для организма гликаны.