A gyógyszerfejlesztés új kémiai módszereinek kidolgozásáért három tudós kapja a kémiai Nobel-díjat

A gyógyszerfejlesztés új kémiai módszereinek kidolgozásáért három tudós, Carolyn R. Bertozzi amerikai, Morten Meldal dán és Karl Barry Sharpless amerikai vegyész kapja az idei kémiai Nobel-díjat a Svéd Királyi Tudományos Akadémia szerdai stockholmi bejelentése szerint.

Az elismerést az úgynevezett klikk-kémia és a bioortogonális kémia kifejlesztéséért ítélték a tudósoknak. Mint a díj nyerteseit méltató beszédben elhangzott, a 2022-es kémiai Nobel-díj fő témája az, hogyan könnyíthetők meg a nehéz folyamatok. A kaliforniai Scripps Kutatóintézet tudósa, K. Barry Sharpless és a Koppenhágai Egyetem vegyésze, Morten Meldal a kémia új, funkcionális formája, a klikk-kémia alapjait tette le, amelyben a molekuláris építőelemek gyorsan és hatékonyan épülnek össze, az amerikai Stanford Egyetem kutatója, Carolyn R. Bertozzi pedig elkezdte a klikk-kémia élő szervezetekben való alkalmazását – olvasható a Nobel-díj honlapján.

A kémikusok régóta törekszenek arra, hogy egyre bonyolultabb molekulákat építsenek. A gyógyszerészeti kutatások során ez gyakran járt azzal, hogy gyógyászati tulajdonságokkal rendelkező természetes molekulákat állítottak mesterségesen elő. Ez sok csodálatos molekuláris építményt eredményezett, ám elkészítésük általában rengeteg időt és pénzt vett igénybe. „Az idei kémiai Nobel-díj arról szól, hogy ne bonyolítsuk agyon a dolgokat, ehelyett dolgozzunk azzal, ami könnyű és egyszerű. A funkcionális molekulákat akár egyszerűen is meg lehet építeni” – mutatott rá Johan Aqvist, a kémiai Nobel-bizottság elnöke.

Sharpless – aki második kémiai Nobel-díját kapja – az ezredforduló tájékán rukkolt elő a klikk-kémia koncepciójával, egy egyszerű, megbízható, gyors kémiai reakciórendszerrel, amelyben nem keletkeznek nemkívánt melléktermékek. Nem sokkal később Sharpless és Meldal egymástól függetlenül mutatták be azt, amit ma a klikk-kémia koronaékszerének tartanak: a rézkatalizált azid-alkin cikloaddíciót, egy elegáns és hatékony vegyi reakciót, amelynek alkalmazása mára széles körben elterjedt. Sok egyéb felhasználási módja mellett a gyógyszerfejlesztésben, a DNS feltérképezésében és a céloknak jobban megfelelő anyagok előállításában veszik igénybe. A klikk-kémiát Bertozzi emelte új szintre. A glikánok, a sejtek felszínén lévő, fontos, de nehezen megragadható molekulák feltérképezése céljából olyan klikkreakciókat fejlesztett ki, amelyek élő szervezeteken belül is működnek. Az úgynevezett bioortogonális reakciók úgy zajlanak le, hogy a sejt saját működését nem zavarják meg.

Ma már az egész világon használják ezeket a reakciókat, hogy megismerjék a sejteket és nyomon kövessék az élettani folyamatokat. A bioortogonális reakciók felhasználásával a kutatók célzottabb ellenszereket dolgoztak ki a daganatos betegségek gyógyítására, amelyek klinikai tesztelése jelenleg is zajlik. A klikk-kémia és a bioortogonális reakciók a kémiát a funkcionalitás korába vezették át – írta az illetékes Nobel-bizottság közleményében.

• Az amerikai Sharpless 1941-ben született, a La Jolla-i Scripps Kutatóintézetben dolgozik. A Stanford Egyetemen szerzett doktori fokozatot szerves kémiából 1968-ban, majd a Harvard Egyetemen tanult tovább. 1970-től kis megszakítással 1990-ig volt a Massachusetts-i Műszaki Egyetem (MIT) professzora. A kémiai Nobel-díjat 2001-ben kapta meg először a királisan katalizált oxidációs reakciókkal kapcsolatos munkájáért.
• A dán Meldal 1954-ben született, a Koppenhágai Egyetem professzora. A Dán Műszaki Egyetem (DTU) vegyészmérnöki karán diplomázott és szerzett doktori fokozatot. Később független kutatóként a Koppenhágai Egyetemen is dolgozott, és a Cambridge-i Egyetemen folytatott posztdoktori kutatásokat. 1998 óta a Carlsberg Laboratórium Kémiai Tanszékének szintéziscsoportját vezeti, és a Szilárd Fázisú Szerves Kémia és Enzimatikus Reakciók Központ (SPOCC) vezetője.
• Az amerikai Bertozzi 1966-ban született, a Stanford Egyetem professzora. A Harvard Egyetemen summa cum laude végezte kémiai tanulmányait. A Kaliforniai Egyetem Berkeley-i intézményében doktorált. 2010-ben az első nőként kapta meg a rangos Lemelson-MIT Díjat, idén a Wolf-díjat is elnyerte.

A három tudós a Nobel-díjjal járó tízmillió svéd koronán (375 millió forintnyi összegen) egyenlő arányban osztozik majd. A díjat hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján adják át.

Háttér
Rendkívül széles hatású felfedezésért ítélték oda az idei kémiai Nobel-díjat, amely a szerves kémiát és az orvosbiológiát is előmozdította, eredményei beépültek az élettudományok szinte minden területére – mondta el Kónya Zoltán vegyész, a Szegedi Tudományegyetem rektorhelyettese a kémiai Nóbel-díj kapcsán. A klikk-kémia lényege, hogy gyorsan, szelektíven, melléktermék nélkül képes molekulák összekapcsolására, és a természetben lejátszódó reakciók egyszerűségét utánozva hoz létre kapcsolatokat – magyarázta Kónya, hozzátéve, hogy ezáltal például a betegségek lefolyásának sejtszintű vizsgálatában egy molekula mozgása is követhetővé válik festék- vagy izotópjelöléssel. „A gyógyszerkutatásban mindig azon fáradoznak, hogy kisebb, egyszerűbb rendszerekből komplexebbeket, nagyobb molekulákat hozzanak létre. Egy ilyen nagy molekulának a szintézise ugyanakkor nagyon költséges és hosszadalmas volt. A tudósok könnyíteni szerettek volna ezen, azt szerették volna elérni, hogy olyan reakciók álljanak a rendelkezésükre, amelyek lehetővé teszik, hogy az egyes molekulákat csak úgy tetszőleges sorrendben összekapcsolhassák, úgy, ahogy éppen akarják” – mondta el a felfedezés előzményeiről szólva Kele Péter, a Természettudományi Kutatóközpont tudományos főmunkatársa.

A kutató magyarázata szerint a Bertozzi által megalapozott kémiai biológiai eljárások során a vizsgálni kívánt biológiai rendszereket – fehérjéket, nukleinsavakat, szénhidrátokat – szintetikusan előállított kismolekulákkal lehet módosítani. Ezáltal fel lehet térképezni a biológiai rendszerek működését. Sharpless egyik legfontosabb eredménye, hogy leírta a klikk-kémia ismérveit. Az amerikai vegyész ezek alapján olyan kémiai reakciókat keresett, amelyek nagy hatékonysággal mennek végbe, a reakció során csak egymásra reagálnak a molekulák és egymással találkozva minden esetben összekapcsolódnak. Hangsúlyos volt az is, hogy a reakciók minden közegben lejátszódjanak. Kele elmondta azt is, hogy Sharpless leírása óta számos ilyen reakció létezik, és ma már a bioortogonális kémia nemcsak a molekulák összekapcsolására, hanem elengedésre is jó. Ez azt jelenti, hogy segítségével szelektíven lehet felszabadítani egy hatóanyagot például a rákos sejtek közelében.

„A klikk-kémia egyre nélkülözhetetlenebb a biológiai kutatásban és diagnosztikában” – emelte ki Kele, aki szintén ezen a területen végez kutatásokat. A tudós Lendület kutatócsoportjával a Természettudományi Kutatóközpontban olyan olcsó és hatékony fluoreszcens jelzővegyületek kifejlesztésén dolgozik, amelyek képalkotó eljárásokban, biológiai tesztekben, biokémiai folyamatok követésében vagy a korai rákdiagnosztikában lesznek alkalmazhatók. Emellett azt is kutatják, hogy a bioortogonális kémia és a fény kombinációjával miként lehet szelektíven hatóanyagokat felszabadítani. Az eljárás által például lehetővé válna a fénnyel szabályozott kemoterápia, csökkentve a terápia mellékhatásait.