İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, 2022 Nobel Kimya Ödülü’nü aşağıdakilere vermeye karar verdi.
Carolyn R. Bertozzi
Stanford Üniversitesi, CA, ABD
Morten Meldal
Kopenhag Üniversitesi, Danimarka
K. Barry Sharpless
Scripps Araştırması, La Jolla, CA, ABD
“klik kimyası ve biyoortogonal kimyanın geliştirilmesi için”
Bu yılın Nobel Kimya Ödülü, molekülleri (grupları) Lego parçaları gibi yerleştirip çıkarma işine gitti: ilaç keşif sürecini hızlandırabilen, ilaç benzeri moleküllerin sentezine yönelik yeni bir yaklaşım.
2022 Nobel Kimya Ödülü, Carolyn R. Bertozzi , Morten Meldal ve K. Barry Sharpless‘a “klik kimyası ve biyoortogonal kimyanın gelişimi için” verildi. Sharpless ve Meldal, moleküler yapı taşlarının hızlı ve verimli bir şekilde bir araya geldiği fonksiyonel bir kimya biçimi olan tıklama (klik) kimyasının temelini attı. Bertozzi, tıklama kimyasını yeni bir boyuta taşıdı ve canlı organizmalarda kullanmaya başladı.
Klikle ve molekülleri birbirine bağla
2022 Nobel Kimya Ödülü, zor süreçleri kolaylaştırmakla ilgili. Barry Sharpless ve Morten Meldal, moleküler yapı taşlarının hızlı ve verimli bir şekilde bir araya geldiği, işlevsel bir kimyanın (tıklama kimyası) temelini attı. Carolyn Bertozzi tıklama kimyasını yeni bir boyuta taşıdı ve canlı organizmalarda kullanmayı başardı.
Kimyagerler uzun zamandır giderek daha karmaşık moleküller oluşturmak istiyordu. Farmasötik araştırmalarda, bu genellikle tıbbi özelliklere sahip doğal moleküllerin yapay olarak yeniden yaratılmasını içerir. Bu konu, birçok takdire şayan moleküler yapının oluşturulmasına yol açmıştır. Ancak bu işlemler genellikle zaman alıcıdır ve üretilmesi çok pahalıdır.
“Bu yılki Kimya Ödülü, meseleleri fazla karmaşıklaştırmamak yerine kolay ve basit olanla çalışmakla ilgilendi. Nobel Kimya Komitesi Başkanı Johan Åqvist, “İşlevsel moleküller basit bir yol izlenerek bile oluşturulabilir” diyor.
Bu yıl ikinci Nobel Kimya Ödülü’ne layık görülen Barry Sharpless, ilk kar topunu yuvarlamaya başladı ve alan çığ gibi büyüdü. 2000 yılı civarında, reaksiyonların hızlı bir şekilde meydana geldiği ve istenmeyen yan ürünlerin önlendiği basit ve güvenilir bir kimya şekli olan “tıklama kimyası” kavramını ortaya attı.
Kısa bir süre sonra, Morten Meldal ve Barry Sharpless (birbirinden bağımsız olarak) şimdilerde klik kimyasının baş tacı olan bir şeyi sundular: bakır katalizli azid-alkin siklo ilavesi. Bu reaksiyon, şu anda yaygın olarak kullanılan zarif ve verimli bir kimyasal reaksiyondur. Diğer birçok kullanım arasında, farmasötiklerin (ilaç) geliştirilmesinde, DNA’nın haritalanmasında ve amaca daha uygun materyallerin oluşturulmasında kullanılıyor.
Carolyn Bertozzi, tıklama kimyasını yeni bir düzeye taşıdı. Hücrelerin yüzeyindeki önemli ama anlaşılması zor biyomolekülleri (bir nevi uzun şeker molekülleri olan glikanları) haritalamak için canlı organizmalarda çalışan tıklama reaksiyonları geliştirdi. Bu biyoortogonal reaksiyonlar, hücrenin normal kimyasını bozmadan gerçekleşir.
Bu reaksiyonlar artık hücreleri keşfetmek ve biyolojik süreçleri izlemek için kullanılmaktadır. Araştırmacılar, biyoortogonal reaksiyonları kullanarak, şu anda klinik deneylerde test edilen kanser ilaçlarının daaha iyi hedeflenmesini sağladı.
Tıklama kimyası (Barry Sharpless, Morten Meldal) ve biyoortogonal reaksiyonlar (Carolyn Bertozzi), kimyayı işlevselcilik çağına taşımıştır. Bu, insanlığa büyük fayda sağlıyor.
Bu yaklaşım, örneğin hücresel biyokimyanın iç işleyişini aydınlatan floresan problarla biyomolekülleri etiketlemek için kullanılır ve ayrıca vücutta yüksek oranda hedeflenmiş terapötik etkiye sahip antikor-ilaç konjugatları üretmenin bir yolunu sunar. Tıklama kimyası, güçlü bir kanser tedavisinin devam eden klinik denemelerinde doğrudan hastaların içine de uygulanmaktadır.
Sharpless ve Meldal, yaklaşık 20 yıl önce ilk tıklama reaksiyonunu bağımsız olarak geliştirdiler. Bir azid ve bir alkin arasındaki bakır katalizli reaksiyon, tek ürün olarak oldukça kararlı bir triazol üretir.
Klik Kimyası
Kimyagerler uzun zamandır bu tür siklo ekleme reaksiyonunu kullanmışlardı, ancak bakır katalizörü onu hızlı ve seçici hale getirmenin anahtarıydı. Bununla birlikte, bakır iyonları da canlı hücreler için toksiktir ve bu reaksiyonun biyolojide uygulanmasını sınırlar.
2004’te Bertozzi bir çözüm buldu: bir azid ile gergin bir siklooktin arasındaki, katalizöre ihtiyaç duymayan ve bu nedenle canlı bir hücrenin biyokimyasına müdahale etmeyen bir tıklama reaksiyonu. O ve meslektaşları, azid gruplarıyla hücrelerin yüzeylerindeki glikanları etiketlediler ve daha sonra mikroskopi teknikleri kullanılarak izlenebilmeleri için floresan moleküllerini bu glikanlara bağlamak için tıklama reaksiyonlarını kullandılar.
Bu öncü keşiflerden bu yana kimyagerler, çoğu biyoortogonal kimya için uygun olan bir dizi tıklama reaksiyonu geliştirdiler. Bu sadece biyomoleküllerin davranışlarını belirlemeye ve incelemeye yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda kanser gibi hastalıklar için hedefe yönelik tedaviler geliştirmeye de yardımcı olur.
Sharpless için bu, Kimya’daki ikinci Nobel Ödülü. İlki 2001 yılında kiral olarak katalize edilmiş oksidasyon reaksiyonları üzerine yaptığı çalışma içindi.
Şimdi… konuyu biraz analtırsak…
Bazen basit cevaplar en iyisidir. Barry Sharpless ve Morten Meldal, kimyayı işlevselcilik çağına getirdikleri ve tıklama (klik) kimyasının temellerini attıkları için 2022 Nobel Kimya Ödülü’ne layık görüldü. Bu ikisi ödülü, klik kimyasını yeni bir boyuta taşıyan ve hücreleri haritalamak için kullanmaya başlayan Carolyn Bertozzi ile paylaştılar. Biyoortogonal reaksiyonları, diğer birçok uygulamanın yanı sıra artık daha hedefli kanser tedavilerine katkıda bulunuyor.
Glikanlar – Carolyn Bertozzi (Berkeley)
Kaynaklar:
Click and bioorthogonal chemistry win 2022 Nobel Prize in Chemistry