Reklama
REKLAMA
Automatycznie wyświetlimy artykuł za 10 sekund
Przejdź do artykułu
Reklama
Reklama

Chemiczny Nobel za "chemię klik"

A A A
Paweł Wernicki / PAP

Dodano: 05-10-2022

Fot. PAP/EPA/Christine Olsson

Fot. PAP/EPA/Christine Olsson

Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w roku 2022 otrzymali Carolyn R. Bertozzi (USA), Morten Meldal (Dania) i Karl Barry Sharpless (USA) „za rozwój chemii klik i bioortogonalnej”. Chodzi o reakcje, które pozwalają w prosty sposób tworzyć złożone cząsteczki i badać żywe komórki bez szkody dla nich samych.

Dla Karla Barry’ego Sharplessa to już druga nagroda Nobla w dziedzinie chemii. W roku 2001 wraz Williamem Knowlesem i Ryojim Noyorim został nagrodzony za prace nad katalizą asymetryczną, pozwalającą uzyskiwać pożądane izomery – na przykład leki nasercowe.

Chemicy od dawna pracowali nad budową coraz bardziej skomplikowanych cząsteczek, próbując dorównać niemal nieskończonej różnorodności dzieł natury. W badaniach farmaceutycznych często chodziło o sztuczne odtworzenie naturalnych cząsteczek o właściwościach leczniczych. Wiele z tych prac zakończyło się sukcesem, jednak niezbędne reakcje z reguły składają się z wielu etapów, a na każdym z nich powstają niepotrzebne produkty uboczne, które trzeba usuwać przed kolejnym etapem. To czasochłonne i bardzo kosztowne, a wydajność jest niewielka.
Reklama

„Tegoroczna Nagroda w dziedzinie chemii dotyczy nie komplikowania spraw, ale pracy z tym, co łatwe i proste. Cząsteczki funkcjonalne można zbudować w prosty sposób” – zaznaczył Johan Åqvist z Komitetu Noblowskiego.

Sharpless i Meldal położyli podwaliny pod funkcjonalną formę chemii, w której molekularne bloki budulcowe łączą się ze sobą szybko i wydajnie. Bertozzi przeniosła chemię klik w nowy wymiar: zaczęła wykorzystywać ją w żywych organizmach do mapowania komórek. Jej bioortogonalne (czyli nie zakłócające naturalnych procesów zachodzących w komórce) reakcje przyczyniają się obecnie między innymi do bardziej ukierunkowanych terapii przeciwnowotworowych.

Laureaci podzielą się 10 milionami koron szwedzkich (w dniu przyznania nagrody nieco ponad 900 000 dolarów).

Wszystko zaczęło się około roku 2000 od Barry’ego Sharplessa. Według Sharplessa jedną z przeszkód w uproszczeniu syntezy skomplikowanych cząsteczek były wiązania pomiędzy atomami węgla. Żywe organizmy rozwinęły metody ich tworzenia, ale to niezwykle trudne dla chemików. Atomy węgla różnych cząsteczek często nie reagują ze sobą i muszą być sztucznie aktywowane, co prowadzi do licznych niepożądanych reakcji ubocznych i kosztownych strat materiału. Zamiast próbować skłonić niechętne atomy węgla, aby reagowały ze sobą, Barry Sharpless zachęcał do rozpoczęcia od mniejszych cząsteczek, które już miały pełny szkielet węglowy. Proste cząsteczki można następnie połączyć ze sobą za pomocą mostków atomów azotu lub tlenu, które są łatwiejsze do kontrolowania. Jeśli chemicy wybiorą proste reakcje – w których występuje silna wewnętrzna tendencja cząsteczek do wiązania się ze sobą – unikają wielu reakcji ubocznych przy minimalnej utracie materiału. Barry Sharpless nazwał tę metodę budowania cząsteczek „chemią klik”
Reklama

Jak zauważył Sharpless, jeśli nawet chemia klik nie może zapewnić dokładnych kopii naturalnych cząsteczek, możliwe będzie znalezienie cząsteczek, które spełniają te same funkcje. Łączenie prostych elementów budulcowych umożliwia tworzenie niemal nieskończonej różnorodności molekuł i wytwarzanie ich w dużych ilościach. Wymienił kilka kryteriów, które należy spełnić, aby reakcję chemiczną można było nazwać chemią klik. Powinna na przykład zachodzić w obecności tlenu i w wodzie, która jest tanim i ekologicznym, przyjaznym rozpuszczalnikiem.

Wówczas nikt jeszcze nie wiedział o reakcji, która stała się niemal synonimem chemii klik – cykloaddycji azydkowo-alkinowej katalizowanej miedzią. Odkrył ją wkrótce potem w Danii Morten Meldal, który opracowywał metody znajdowania potencjalnych leków. Skonstruował ogromne biblioteki molekularne, które mogły zawierać setki tysięcy różnych substancji, a następnie przebadał je wszystkie, aby sprawdzić, czy którakolwiek może blokować procesy patogenne. Czyniąc to, pewnego dnia on i jego współpracownicy przeprowadzili czysto rutynową reakcję alkinu z halogenkiem acylu.

Reakcja ta zwykle przebiega gładko, o ile zastosuje się jony miedzi i nieco palladu jako katalizatory. Jednak tym razem alkin zareagował z niewłaściwym końcem cząsteczki halogenku acylu. Na przeciwległym końcu znajdowała się grupa chemiczna zwana azydkiem. Wraz z alkinem azydek utworzył strukturę pierścieniową, triazol. Triazole są stabilne i znajdują się między innymi w niektórych farmaceutykach, barwnikach i chemikaliach rolniczych. Naukowcy już wcześniej próbowali wytworzyć je z alkinów i azydków, ale prowadziło to do powstania niepożądanych produktów ubocznych.
Reklama

Meldal zdał sobie sprawę, że dzięki jonom miedzi w zasadzie powstawała tylko jedna substancja. Zaprezentował swoje odkrycie na sympozjum w San Diego w 2001 r. W 2002 opublikował artykuł, pokazując, że reakcja może być wykorzystana do wiązania wielu różnych cząsteczek.

W tym samym roku – niezależnie od Mortena Meldala – Barry Sharpless opublikował artykuł na temat katalizowanej miedzią reakcji między azydkami i alkinami, pokazując, że reakcja zachodzi w środowisku wodnym i jest niezawodna. Opisał ją jako "idealną" reakcję "klik" i zaproponował jako narzędzie do łatwego łączenia różnych cząsteczek.

Jeśli chemicy chcą połączyć dwie różne molekuły, mogą teraz wprowadzić azydek do jednej - a alkin do drugiej. Następnie łączą cząsteczki za pomocą jonów miedzi. Reakcja ta stała się niezwykle popularna w laboratoriach, jak w przemyśle. Jeśli producent dodaje klikany azydek do tworzywa sztucznego lub włókna, zmiana materiału na późniejszym etapie jest prosta; możliwe jest wpięcie substancji przewodzących prąd, wychwytujących światło słoneczne, antybakteryjnych, chroniących przed promieniowaniem ultrafioletowym lub posiadających inne cenne właściwości. W badaniach farmaceutycznych chemia kliknięć służy do produkcji i optymalizacji substancji, które potencjalnie mogą stać się farmaceutykami.

Carolyn Bertozzi przeniosła chemię klik na nowy poziom: opracowała reakcje klik, które działają wewnątrz żywych organizmów. Tak udało jej się zmapować glikany - ważne, ale nieuchwytne biomolekuły na powierzchni komórek. Te tak zwane reakcje bioortogonalne zachodzą bez zakłócania normalnych procesów zachodzących w żywej komórce.
Reklama

Glikany to złożone węglowodany, zbudowane z różnych rodzajów cukru, które często znajdują się na powierzchni białek i komórek. Odgrywają ważną rolę w wielu procesach biologicznych, np. zjawiskach odpornościowych. Na początku lat 90. Bertozzi zaczęła mapować glikan, który przyciąga komórki odpornościowe do węzłów chłonnych. Z braku odpowiednich narzędzi zajęło to aż cztery lata, toteż marzyła o bardziej wydajnych metodach badawczych. Zainspirował ją niemiecki naukowiec, któremu udało mu się nakłonić komórki do produkcji nienaturalnego wariantu kwasu sialowego, jednego z cukrów budujących glikany. Bertozzi postanowiła skłonić komórki do produkcji kwasu sialowego za pomocą pewnego rodzaju chemicznego uchwytu. Gdyby komórki mogły włączyć zmodyfikowany kwas sialowy do różnych glikanów, byłaby w stanie użyć uchwytu chemicznego do ich mapowania. Mogłaby na przykład przyczepić do uchwytu cząsteczkę fluorescencyjną. Emitowane światło ujawniłoby, gdzie ukryte były glikany. Uchwyt nie mógł reagować z żadną inną substancją w komórce, musiał być niewrażliwy na absolutnie wszystko poza cząsteczkami, które miały posłużyć jako znacznik.

Rozwiązaniem okazała się reakcja typu klik. Komórki były "karmione" zmodyfikowanym cukrem z azydkiem, który funkcjonował jako rodzaj uchwytu molekularnego. Zmodyfikowany cukier został włączony do glikanów na powierzchni komórek. W następnym kroku Bertozzi użyła alkinu, który został wtłoczony w cząsteczkę w kształcie pierścienia. Alkin "kliknął" z azydkiem. Na cząsteczce w kształcie pierścienia znajdowała się fluorescencyjna zielona cząsteczka. To pozwoliło Bertozzi śledzić glikany na powierzchni komórki.
Reklama

Carolyn Bertozzi kontynuuje ulepszanie swojej reakcji na kliknięcia, dzięki czemu działa jeszcze lepiej w środowiskach komórkowych. Równolegle ona i wielu innych badaczy wykorzystało te reakcje do badania interakcji biomolekuł w komórkach oraz procesów chorobowych. Jej badania doprowadziły do odkrycia, że niektóre glikany wydają się chronić nowotwory przed układem odpornościowym, ponieważ powodują wyłączenie komórek odpornościowych. Aby zablokować ten mechanizm, Bertozzi i jej koledzy połączyli przeciwciało specyficzne dla glikanów z enzymami, które rozkładają glikany na powierzchni komórek nowotworowych. Ten lek jest obecnie testowany na osobach z zaawansowanymi nowotworami. Wielu badaczy zaczęło również opracowywać klikalne przeciwciała, które są skierowane przeciwko wielu nowotworom. Gdy przeciwciała przyłączą się do guza, wstrzykuje się drugą cząsteczkę, która klika przeciwciało. Może to być radioizotop, do śledzenia guzów za pomocą skanera PET lub niszczący komórki rakowes śmiertelną dawką promieniowania.

Carolyn R. Bertozzi urodziła się 10 października 1966 w USA. Pracę doktorska obroniła w roku 1993 na University of California w Berkeley (USA). Jest profesorem na Stanford University w Kalifornii (USA).

Morten Meldal urodził się 16 stycznia 1954 w Danii. Doktoryzował się w roku 1986 na Politechnice Duńskiej w Lyngby (Dania). Jest profesorem na Uniwersytecie Kopenhaskim w Danii.

Karl Barry Sharpless, urodził się 28 kwietnia 1941 w Filadelfii (USA). Doktorat w 1968 na Stanford University w Kalifornii, USA. Profesor W.M. Keck w Scripps Research, La Jolla (USA). 
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
zobacz więcej

POLECANE

Money.pl - Kliknij po więcej
Giełda
GPW 2022-11-30 12:18
WIG Informujemy, iż w związku ze zmianami zasad dystrybucji danych GPW wprowadzonymi 1 stycznia 2018 r. notowania dostępne są bezpośrednio na stronie money.pl
WIG20
mWIG40
sWIG80
Wspierane przez Money.pl
Money.pl - Serwis Finansowy nr 1
Kursy walut
NBP 2022-11-30
USD 4,5066 -0,22%
EUR 4,6684 -0,28%
CHF 4,7421 -0,06%
GBP 5,4151 +0,02%
Wspierane przez Money.pl
Money.pl - Kliknij po więcej
Surowce - notowania online
Nazwa Jednostka Wartość [USD] Zmiana Ostatnia zmiana
 Złoto uncja 1731,30 +0,00% [21:59]
 Ropa brent baryłka 64,38 +0,00% [21:58]
 Pallad uncja 2680,00 +0,00% [21:57]
 Platyna uncja 1191,10 +0,00% [21:59]
 Srebro uncja 25,11 +0,00% [21:59]
Wspierane przez Money.pl
RZESZÓW WEATHER

NAJPOPULARNIEJSZE W ZAKŁADCE

Zełenski zwrócił się do G7 o 50 mld dolarów na załatanie budżetu

Prezydent Ukrainy Wołodymyr Zełenski zwrócił...

Wicepremier Ukrainy: kobiety były gwałcone godzinami, a potem zabijane

Rosja popełniła na Ukrainie "prawie wszystkie...

Reklama

NASI PARTNERZY

zamknij

Szanowny Czytelniku !

Zanim klikniesz „Zgadzam się” lub zamkniesz to okno, prosimy o przeczytanie tej informacji. Prosimy w niej o Twoją dobrowolną zgodę na przetwarzanie Twoich danych osobowych przez naszych partnerów biznesowych oraz przekazujemy informacje o tzw. cookies i o przetwarzaniu przez nas Twoich danych osobowych. Klikając „Zgadzam się” lub zamykając okno, zgadzasz się na poniższe. Możesz też odmówić zgody lub ograniczyć jej zakres.

Zgoda

Jeśli chcesz zgodzić się na przetwarzanie przez Zaufanych Partnerów Grupy SAGIER Twoich danych osobowych, które udostępniasz w historii przeglądania stron i aplikacji internetowych, w celach marketingowych (obejmujących zautomatyzowaną analizę Twojej aktywności na stronach internetowych i w aplikacjach w celu ustalenia Twoich potencjalnych zainteresowań dla dostosowania reklamy i oferty) w tym na umieszczanie znaczników internetowych (cookies itp.) na Twoich urządzeniach i odczytywanie takich znaczników, kliknij przycisk „Przejdź do serwisu” lub zamknij to okno.
Jeśli nie chcesz wyrazić zgody, kliknij „Nie teraz”. Wyrażenie zgody jest dobrowolne. Możesz edytować zakres zgody, w tym wycofać ją całkowicie, przechodząc na naszą stronę polityki prywatności. Powyższa zgoda dotyczy przetwarzania Twoich danych osobowych w celach marketingowych Zaufanych Partnerów. Zaufani Partnerzy to firmy z obszaru e-commerce i reklamodawcy oraz działające w ich imieniu domy mediowe i podobne organizacje, z którymi Grupa SAGIER współpracuje.
Podmioty z Grupy SAGIER w ramach udostępnianych przez siebie usług internetowych przetwarzają Twoje dane we własnych celach marketingowych w oparciu o prawnie uzasadniony, wspólny interes podmiotów Grupy SAGIER. Przetwarzanie takie nie wymaga dodatkowej zgody z Twojej strony, ale możesz mu się w każdej chwili sprzeciwić. O ile nie zdecydujesz inaczej, dokonując stosownych zmian ustawień w Twojej przeglądarce, podmioty z Grupy SAGIER będą również instalować na Twoich urządzeniach pliki cookies i podobne oraz odczytywać informacje z takich plików. Bliższe informacje o cookies znajdziesz w akapicie „Cookies” pod koniec tej informacji.

Administrator danych osobowych

Administratorami Twoich danych są podmioty z Grupy SAGIER czyli podmioty z grupy kapitałowej SAGIER, w której skład wchodzą Sagier Sp. z o.o. ul. Mieszka I 48/50, 35-303 Rzeszów oraz Podmioty Zależne. Ponadto, w świetle obowiązującego prawa, administratorami Twoich danych w ramach poszczególnych Usług mogą być również Zaufani Partnerzy, w tym klienci.
PODMIOTY ZALEŻNE:
http://www.biznesistyl.pl/
http://poradnikbudowlany.eu/
http://modnieizdrowo.pl/
http://www.sagier.pl/
Jeżeli wyrazisz zgodę, o którą wyżej prosimy, administratorami Twoich danych osobowych będą także nasi Zaufani Partnerzy. Listę Zaufanych Partnerów możesz sprawdzić w każdym momencie na stronie naszej polityki prywatności i tam też zmodyfikować lub cofnąć swoje zgody.

Podstawa i cel przetwarzania

Twoje dane przetwarzamy w następujących celach:
• 1. Jeśli zawieramy z Tobą umowę o realizację danej usługi (np. usługi zapewniającej Ci możliwość zapoznania się z jednym z naszych serwisów w oparciu o treść regulaminu tego serwisu), to możemy przetwarzać Twoje dane w zakresie niezbędnym do realizacji tej umowy.
• 2. Zapewnianie bezpieczeństwa usługi (np. sprawdzenie, czy do Twojego konta nie loguje się nieuprawniona osoba), dokonanie pomiarów statystycznych, ulepszanie naszych usług i dopasowanie ich do potrzeb i wygody użytkowników (np. personalizowanie treści w usługach), jak również prowadzenie marketingu i promocji własnych usług (np. jeśli interesujesz się motoryzacją i oglądasz artykuły w biznesistyl.pl lub na innych stronach internetowych, to możemy Ci wyświetlić reklamę dotyczącą artykułu w serwisie biznesistyl.pl/automoto. Takie przetwarzanie danych to realizacja naszych prawnie uzasadnionych interesów.
• 3. Za Twoją zgodą usługi marketingowe dostarczą Ci nasi Zaufani Partnerzy oraz my dla podmiotów trzecich. Aby móc pokazać interesujące Cię reklamy (np. produktu, którego możesz potrzebować) reklamodawcy i ich przedstawiciele chcieliby mieć możliwość przetwarzania Twoich danych związanych z odwiedzanymi przez Ciebie stronami internetowymi. Udzielenie takiej zgody jest dobrowolne, nie musisz jej udzielać, nie pozbawi Cię to dostępu do naszych usług. Masz również możliwość ograniczenia zakresu lub zmiany zgody w dowolnym momencie.

Twoje dane przetwarzane będą do czasu istnienia podstawy do ich przetwarzania, czyli w przypadku udzielenia zgody do momentu jej cofnięcia, ograniczenia lub innych działań z Twojej strony ograniczających tę zgodę, w przypadku niezbędności danych do wykonania umowy, przez czas jej wykonywania i ewentualnie okres przedawnienia roszczeń z niej (zwykle nie więcej niż 3 lata, a maksymalnie 10 lat), a w przypadku, gdy podstawą przetwarzania danych jest uzasadniony interes administratora, do czasu zgłoszenia przez Ciebie skutecznego sprzeciwu.

Przekazywanie danych

Administratorzy danych mogą powierzać Twoje dane podwykonawcom IT, księgowym, agencjom marketingowym etc. Zrobią to jedynie na podstawie umowy o powierzenie przetwarzania danych zobowiązującej taki podmiot do odpowiedniego zabezpieczenia danych i niekorzystania z nich do własnych celów.

Cookies

Na naszych stronach używamy znaczników internetowych takich jak pliki np. cookie lub local storage do zbierania i przetwarzania danych osobowych w celu personalizowania treści i reklam oraz analizowania ruchu na stronach, aplikacjach i w Internecie. W ten sposób technologię tę wykorzystują również podmioty z Grupy SAGIER oraz nasi Zaufani Partnerzy, którzy także chcą dopasowywać reklamy do Twoich preferencji. Cookies to dane informatyczne zapisywane w plikach i przechowywane na Twoim urządzeniu końcowym (tj. twój komputer, tablet, smartphone itp.), które przeglądarka wysyła do serwera przy każdorazowym wejściu na stronę z tego urządzenia, podczas gdy odwiedzasz strony w Internecie. Szczegółową informację na temat plików cookie i ich funkcjonowania znajdziesz pod tym linkiem. Pod tym linkiem znajdziesz także informację o tym jak zmienić ustawienia przeglądarki, aby ograniczyć lub wyłączyć funkcjonowanie plików cookies itp. oraz jak usunąć takie pliki z Twojego urządzenia.

Twoje uprawnienia

Przysługują Ci następujące uprawnienia wobec Twoich danych i ich przetwarzania przez nas, inne podmioty z Grupy SAGIER i Zaufanych Partnerów:
1. Jeśli udzieliłeś zgody na przetwarzanie danych możesz ją w każdej chwili wycofać (cofnięcie zgody oczywiście nie uchyli zgodności z prawem przetwarzania już dokonanego na jej podstawie);
2. Masz również prawo żądania dostępu do Twoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, prawo do przeniesienia danych, wyrażenia sprzeciwu wobec przetwarzania danych oraz prawo do wniesienia skargi do organu nadzorczego, którym w Polsce jest Prezes Urzędu Ochrony Danych Osobowych. Pod tym adresem znajdziesz dodatkowe informacje dotyczące przetwarzania danych i Twoich uprawnień.