Лего из молекул для лечения рака: как женщина-химик получила Нобелевскую премию
Лауреатами Нобелевской премии в области химии в 2022 году стали Каролин Р. Бертоцци, Мортен Мелдал и Барри Шарплесс за открытие нового метода синтеза молекул. Forbes Woman и биолог Ирина Якутенко объясняют, что такое лего из молекул и как научные эксперименты женщины-химика превратили теорию в практику
Нобелевская премия по химии 2022 года и денежная награда размером $1,1 млн присуждены за клик-химию. Лауреаты Барри Шарплесс и Мортен Мелдал заложили основу функциональной формы клик-химии. А Каролин Бертоцци придумала, как с ее помощью запускать химические процессы в живых клетках, не боясь их повредить.
Клик-химия и вклад Бертоцци
Клик-химия — это перспективное направление, принцип которого сравнивают с конструктором. «Раньше для синтеза сложных органических молекул нужно было применять сложные последовательные реакции (при высоких температурах, высоком давлении и так далее), иначе компоненты не реагировали друг с другом, — рассказывает биолог, научный журналист Ирина Якутенко. — При этом возникало -много побочных продуктов, которые нужно было отделять. Органический синтез был очень сложным процессом. Клик-химия предложила совершенно другой алгоритм, заключающийся в том, что мы не усложняем продукт, а собираем сложные молекулы из кусочков. Это как конструктор. Это работает как замок в самолете. На кресле, которым вы пристегиваетесь, есть ремень безопасности, состоящий из двух частей. Одна — это замочек, а вторая — язычок, который туда вставляется. Клик-химия — это, фактически, снабжение исходных органических блоков, которые реагируют друг с другом, этими замочками и язычками».
Как только появилась клик-химия, сразу возникла идея с ее помощью добавлять части органических молекул в живые клетки, чтобы за ними наблюдать. «Бертоцци работала с гликанами. Гликаны — это такие углеродные «навески», которые встречаются на клетках и нужны для множества разных процессов: для иммунной системы, для коммуникации клеток друг с другом (вирусы, когда заражают клетку, цепляются именно за гликаны), — рассказывает Ирина Якутенко. — У Бертоцци изначально была идея, что надо бы как-нибудь пометить эти цепочки гликанов, чтобы за ними наблюдать. И это никак у нее не получалось. Тогда Бертоцци подумала: «А нельзя ли применить для этого принцип клик-химии? Например, прицепить какую-нибудь молекулу, которая светится в ультрафиолете?»
Проблема заключалась в том, что классическая клик-химическая реакция в качестве катализатора использует медь. А медь токсична для всего живого. Бертоцци долго проводила опыты, модифицировала реакцию и смогла смогла сделать так, чтобы реакция шла без меди. Таким образом она смогла по принципу клик-химии (без высоких температур, ядовитых газов и большого давления) присоединять к нужным фрагментам клетки необходимые для опытов молекулы. «Получился очень крутой практический инструмент, который открыл новый метод наблюдения», — рассказывает Якутенко.
Награждение Бертоцци — скорее исключение, чем правило. За все годы существования Нобелевской премии было награждено 885 мужчин, 59 женщин и 25 организаций. Чаще всего женщины получали премию мира (16,5%) и премию по литературе (13,6%), в фундаментальных направлениях — единицы, например: физика (1,8%), медицина (5,4%), химия (3,7%).