the Nobel Prize in chemistry awarded to researchers of click chemistry and bioorthogonal chemistry, of great importance in the pharmaceutical field

Fedaisf editorial staff

5 October 2022

Il Nobel per la chimica a Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal e K. Barry Sharpless

Il premio è stato assegnato per lo sviluppo della chimica click (click chemistry) e della chimica bioortogonale, di grande importanza in campo farmaceutico e medico

Le Scienze – 5 ottobre 2022

Il premio Nobel per la chimica 2022 è stato assegnato allo statunitense K. Barry Sharpless della Scripps Research a La Jolla, in California, al danese Morten Meldal dell’Università di Copenaghen, e alla statunitense Carolyn R. Bertozzi della Stanford University “per lo sviluppo della ‘chimica click’ (click chemistry) e della chimica bioortogonale”, grazie alle quali molecole di grande complessità possono essere assemblate in modo rapido ed efficiente a partire da blocchi molecolari più elementari.

I chimici – e in particolare quelli che operano in campo farmaceutico – sono impegnati nel costruire molecole sempre più complesse, come per esempio la sintesi artificiale di molecole naturali, o simili, dotate proprietà medicinali. Tuttavia spesso la loro produzione richiede molto tempo ed è molto costosa. I tre ricercatori premiati hanno sviluppato un sistema per semplificare questo processo.

Lo statunitense Barry Sharpless – che nel 2001 era già stato insignito del Nobel per la chimica per i suoi studi sulla chiralità delle molecole – ha dato il via a questa linea di ricerca. Intorno al 2000 ha coniato il concetto di chimica click (o chimica a scatto), una forma di chimica in cui le reazioni avvengono rapidamente e si evitano sottoprodotti indesiderati.

Poco dopo, Morten Meldal e lo stesso Sharpless – indipendentemente l’uno dall’altro – hanno mostrato come realizzare, sulla base di quei principi, una reazione chimica elegante ed efficiente, oggi ampiamente usata per lo sviluppo di prodotti farmaceutici, per la mappatura del DNA e per la creazione di materiali più adatti a specifici scopi.

Carolyn R. Bertozzi ha portato la chimica dei click a un nuovo livello la cosiddetta chimica bioortogonale. Per mappare i cosiddetti glicani, molecole biologiche importanti ma sfuggenti, presenti sulla superficie delle cellule è riuscita a sviluppare reazioni di click che sono in grado di funzionare negli organismi viventi. Le sue reazioni bioortogonali avvengono senza interrompere la normale chimica della cellula. Queste reazioni sono oggi universalmente sfruttate per sondare in funzionamento delle cellule e seguire i processi biologici: grazie alle reazioni bioortogonali, i ricercatori hanno migliorato la capacità diversi farmaci antitumorali, attualmente in fase di sperimentazione clinica, di raggiungere un preciso bersaglio.

Si può notare che, oltre a Barry Sharpless, solo altri quattro scienziati hanno vinto due volte il premio Nobel, a volte in campi diversi: Marie Curie (nel 1903 per la fisica e nel 1911 per la chimica); Linus Pauling (1954 per la chimica e 1962 per la pace); John Bardeen (1956 e 1972 per la fisica) e Frederick Sanger (1958 e 1980 per la chimica). (red)

Premio Nobel 2022 per la chimica assegnato per la scoperta di un nuovo modo di costruire molecole

Scientific American – By Josh Fischman on October 5, 2022

La vita è piena di molecole grandi e complicate e per decenni i chimici hanno ripetutamente inciampato nei loro sforzi per ricrearle. Molti tentativi hanno portato a reazioni collaterali indesiderate, rendendo gli sforzi per sintetizzare farmaci utili e nuovi materiali lenti e costosi.

L’intuizione di Sharpless e Meldal era di iniziare in piccolo. Hanno preso diverse molecole semplici e aggiunto atomi di rame, che hanno aiutato i piccoli blocchi molecolari a combinarsi in una forma più grande. Il risultato rivoluzionario dei due ricercatori è stato pubblicato in modo indipendente in documenti separati nel 2002.

Gli scienziati hanno dimostrato che due piccole molecole, un’azide e un alchino, potrebbero, con l’aiuto del rame, essere bloccate insieme in un anello multiparte. Il processo è chiamato reazione azide-alchino catalizzata da rame. Meldal ha mostrato che il rame controlla la reazione. Sharpless ha dimostrato che l’azide agisce come una molla carica la cui forza viene rilasciata dal rame, permettendogli di saltare in avanti nell’alchino.

Fare clic su queste molecole consente ai chimici di modificare facilmente il comportamento di un materiale. I componenti cliccabili possono migliorare la capacità di una sostanza di condurre elettricità o respingere i batteri o possono aiutarla a mappare una sequenza di DNA.

Ma il rame non funziona bene nelle cellule viventi. È infatti tossico e interrompe i processi biologici. Pertanto, non potrebbe essere utilizzato per unire le molecole all’interno di una cellula. Bertozzi ha risolto quel problema alterando la configurazione dell’alchino. Ha forzato la molecola in una struttura a forma di anello, che conteneva una grande quantità di energia. L’energia aggiunta fece “esplodere” l’alchino in una vicina azide, legando insieme le due molecole.

Questo approccio di base ha permesso di attaccare altre molecole. Bertozzi è stato in grado di bloccare sostanze fluorescenti luminose su molecole della superficie cellulare chiamate glicani e quindi utilizzare questa luce per tracciare il movimento dei glicani sulla cellula. Il processo ha rivelato aspetti dello sviluppo cellulare e i modi in cui le cellule tumorali progrediscono. In particolare, la chimica bio-ortogonale di Bertozzi ha aiutato i ricercatori a sviluppare nuovi tipi di farmaci antitumorali.

I glicani sembrano proteggere le cellule tumorali, quindi i ricercatori hanno unito gli anticorpi che si depositano sui glicani agli enzimi che scompongono queste molecole. Senza i glicani, le cellule tumorali dovrebbero essere più vulnerabili agli attacchi del sistema immunitario del corpo. Questi farmaci anticorpali sono attualmente in fase di test per valutare l’efficacia nelle persone.

“È emozionante poter svolgere questo lavoro nel corpo umano”, afferma Angela K. Wilson, presidente dell’American Chemical Society e chimica teorica alla Michigan State University. “Non viene utilizzato solo per sviluppare una terapia mirata contro il cancro, ma anche per farmaci antivirali, rigenerazione dei tessuti e inibizione degli enzimi”.

“Questo lavoro ha avuto un enorme impatto in tutta la scienza”, ha affermato Olof Ramström, membro del Comitato per il Nobel per la chimica, durante l’annuncio del premio. I tre ricercatori condivideranno l’equivalente di oltre $ 900.000 e parteciperanno alla cerimonia di premiazione a Stoccolma a dicembre.

Note: Bertozzi, cresciuta a Lexington, in Massachusetts, ha legami con il nostro Paese. Il padre, un fisico nucleare, è nato in Italia, così come tutti i suoi quattro fratelli.

Note:

I premi assegnati nei giorni scorsi

Le assegnazioni dei premi Nobel 2022 sono cominciate lunedì, con quello per la Medicina allo svedese Svante Paabo, che ha studiato il dna dell’uomo di Neanderthal per svelare la nostra storia. Ieri, martedì 4 ottobre, per il Nobel per la Fisica sono stati scelti i tre pionieri dell’informatica quantistica, il francese Alain Aspect, l’americano John Clauser e l’austriaco Anton Zeilinger.

Profile of Carolyn Bertozzi