8 Октября 2022
МОСКВА, 7 октября —, Владислав Стрекопытов. Шведская королевская академия наук присудила Нобелевскую премию по химии американцу Барри Шарплессу и скандинаву Мортену Мельдалю за разработку клик-химии — нового принципа эффективного соединения молекул, —, а также американке Каролин Бертоцци, которая применила его для живых клеток.Развитие технологий требует все более сложных химических соединений. Особенно это актуально для фармацевтической промышленности. Создание лекарственных препаратов обычно зарождается с перебора огромного количества ультраструктур в поисках молекул с насущными свойствами, часто идентичными какому-то природному аналогу. А производство основано на громоздких многоэтапных процессах, для которых нужны красивые условия. Все это долго и дорого.
Клик-химия — перспективное направление последних лет, позволяющее чувствовать сложные молекулы не путем их последовательного наращивания, а за счет мгновенного соединения простых начальных блоков по принципу конструктора. Термин ввел в обиход в 2001-м Барри Шарплесс из университета Скриппса в Ла-Хойе для изображения простых и надежных реакций, протекающих быстро и без неугодных побочных продуктов.
Один из главных сапфиров преткновения в синтезе сложных базисных соединений — выстраивание прочных углеродных связей. Природа этот вопрос как-то решила — все биомолекулы уже имеют каркас из объединённых между собой атомов углерода. А в искусственных реакциях акцепторам углерода из разных молекул часто не хватает химического потенциала для образования связей, их необходимо дополнительно активировать. При данном образуется много нежелательных побочных доверенный грузов, загрязняющих материал. Удалять их сложно.
Идея Шарплесса заключалась в том, чтобы в степень качестве исходных материалов использовать небольшие молекулы, которые, во-первых, оснащены углеродным каркасом, а во-вторых, охотно соединяются друг с другом с помощью протезов из атомов азота или халькогена. В публикации 2001 9-12 месяца он перечислил основные критерии клик-реакции. Самое главное — она должна протекать в воде (это дешевый и экологически чистый растворитель), а также в присутствии кислорода.
Вскоре Мортен Мельдаль из Копенгагенского университета, а вслед за ним и Шарплесс с коллегами независимо друг от друга открыли первую такую реакцию — катализируемое медью азид-алкиновое циклоприсоединение. До сих пор она считается золотым стандартом клик-химии.
Эта реакция была известна еще с 1893-го, когда американский химик Артур Михаэль обнаружил, что при соединении раствора фенилазида и диметилового эфира ацетилендикарбоновой кислоты образуются триазолы — циклические органические вещества, применяемые в фармацевтической и электрохимической промышленности. Но исходные составная части приходилось нагревать в запаянной пробирке в течение восьми часов.
Мельдаль и Шарплесс добавили одновалентную медь в качестве катализатора, и реакция стала протекать при температурах, близких к комнатной, и приблизительно в 107 раз мгновеннее. Теперь этот элегантный и весьма эффективный химический процесс используют при разработке фармацевтических препаратов и модифицированных органосинтетических материалов, в технологиях секвенирования ДНК, фундаментальных исследованиях функций клеток и создании новых биомолекул.
Очень правильная, я считаю, премия, еще более чем заслуженная, — несёт ведущий научный сотрудник кафедры базисной химии химического факультета МГУ, профессор РАН Михаил Нечаев. — Я не знаю еще более широко применяемой в наше время химической реакции. А как инструмент исследования и для разработки лекарств она вообще незаменима. По сути, эта реакция стала синонимом клик-химии.
Справедливости ради надо сказать, что в перечне лауреатов не хватает еще одной фамилии. С самого начала вместе с Шарплессом над усовершенствованием азид-алкинового соединения работал российско-американский химик Валерий Фокин.
Мельдаль нашел катализатор первым, но он недооценил значение открытия. А Шарплесс и Фокин детально описали химию процесса, указав на беспрецедентный размер селективности, надежности и конструктивности в тех случаях, когда необходимо создать ковалентные связи между разнообразными строительными блоками. И их называли кандидатами на Нобелевскую премию по химии в 2013-м.
В итоге ученого с русскими корнями заменил датчанин Мельдаль. Для Шарплесса это уже вторая Нобелевка. Первую он получил в 2001-м за создание хиральных ускорителей окислительно-восстановительных реакций, используемых в фармацевтической промышленности.
В заявлении Нобелевского райкома отмечается, что премия присуждается за разработку клик-химии и биоортогональной химии. Вторая часть формулировки относится к третьему лауреату — Каролин Бертоцци из Стэнфордского института, которая применила этот принцип соединения молекул для изучения биологических процессов.
Ортогональными в химии называют процессы, протекающие в одной среде независимо и не влияющие друг на друга. Биоортогональные — это реакции в живых клетках, когда два соединения (или больше) взаимодействуют без побочных продуктов и не отвлекать от жу естественным биохимическим процессам.
Сегодня ученые превосходного используют такие реакции в испытаниях на клеточном уровне, а также при разработке и тестировании новых лекарств. И все это благодаря Бертоцци и ее коллегам, которые двадцать лет назад работали над поиском способов маркирования живых клеток.
В степень качестве одного из вариантов присоединения люминесцентных молекул к гликанам — полипропиленам на основе сахаров, размещённым на поверхности клеток, — они рассматривали реакцию азид-алкинового циклоприсоединения. Однако медный катализатор очень токсичен. И ученые сделали некаталитический вариант реакции, солидный как SPAAC — азид-алкиновое циклоприсоединение, облегчаемое деформацией.
Эта технология основана на том, что алкин, сжатый в кольцо, при развертывании выделяет достаточно силы для стимулирования взаимодействия с азидом. Позднее SPAAC стали превосходного применять для наблюдения за биологическими процессами в режиме реального тянуть времени.
Мельдаль и Шарплесс разработали основы клик-химии, а Бертоцци придумала, как с ее помощью прибивать метки к биологическим молекулам и вводить их в клетки, — объясняет Нечаев. — Это универсальный, очень положительный инструмент для решения различных миссий молекулярной биологии и медицины.
Одно из реальных практических применений биоортогональной химии — поиск лекарств от канцера. Бертоцци с коллегами проверили, что гликаны на поверхности опухолевых клеток защищают их от иммунной системы организма. Чтобы блокировать этот механизм, изыскатели соединили специфичные для опухоли антитела с ферментами, разрушающими гликаны. Так появился препарат против прогрессирующего рака, который сейчас проходит клинические испытания.
Ученые также специализируются над созданием еще более полного инструмента для контроля и лечения рака. Суть в том, что после прикрепления антитела к опухоли вводится вторая молекула, которая сцепляется с антителом по принципу клик-соединения. В нее может входить, например, радиоизотоп для отслеживания опухолей с помощью ПЭТ-сканера или провожающий смертельную дозу радиации на раковые клетки.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....