برندگان جایزه نوبل شیمی 2022: توسعه شیمی کلیک و شیمی بیواورتوگونال

برندگان جایزه نوبل 2022 شیمی معرفی شدند که این جایزه بیشتر برای توسعه شیمی کلیک click chemistry و شیمی بیواورتوگونال bioorthogonal chemistry اهدا شد. برندگان جایزه نوبل شیمی 2022 عبارتند از کارولین آر برتوزی (Carolyn R. Bertozzi)، استاد دانشگاه استنفورد آمریکا؛ مورتن ملدال (Morten Meldal)، استاد دانشگاه کپنهاگ دانمارک و کارل بری شارپلس، از مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس آمریکا به پاس پژوهش های خود برای توسعه ساختار عملکردی شیمی (شیمی کلیک) و شیمی بیواورتوگونال (bioorthogonal chemistry) موفق به کسب جایزه نوبل شیمی 2022 شدند.

سازمان اهداکننده جوایز در بیانیه‌ای اعلام کرد، فناوری‌هایی که به‌عنوان شیمی کلیک و شیمی بیواورتوگونال شناخته می‌شوند، اکنون در سطح جهانی برای کشف سلول‌ها و ردیابی فرآیندهای بیولوژیکی استفاده می‌شوند.

مفهوم شیمی کلیک، در ابتدا توسط بری شارپلس 20 سال پیش با کمک همکارانش والری فوکین و ام.جی. فین در بسیاری از زمینه های شیمی، علم مواد، زیست شناسی و پزشکی تحول آفرین بوده است. این ماده باعث پیدایش مواد بسیار کاربردی جدید شده است، تحولات دارویی مهمی را تسریع کرده و در بسیاری از زمینه‌های زیست‌شناسی شیمیایی تأثیرگذار بوده است.

جایزه نوبل شیمی دو سال متوالی از رشته شیمی آلی انتخاب شد. شگفت‌انگیزتر این است که یکی از برندگان، بری شارپلس، دومین جایزه نوبل خود را برد.  این جایزه در زمینه شیمی کلیک اعطا شد که در توسعه بیوشیمی نیز سهمی اساسی داشته است. اگر بخواهید چیزی را به یک مولکول در یک سیستم بیولوژیکی بچسبانید، چه می‌کنید؟ انجام واکنش ها در شرایط بیولوژیکی بسیار دشوار است. این به این دلیل است که واکنش باید به صورت انتخابی در شرایط ملایم در آب و در حضور مواد خارجی مختلف انجام شود.

از آنجایی که نه آلکین ها و نه آزیدها در سیستم های بیولوژیکی وجود ندارند، این واکنش می تواند یک واکنش متعامد زیستی باشد که می تواند در داخل بدن مورد استفاده قرار گیرد. Meldal و Barry Sharpless به طور جداگانه دریافتند که کاتالیزورهای مس می توانند این واکنش چرخه ای را حتی در دمای اتاق تسهیل کنند و دری را برای کاربرد بیولوژیکی آن باز کنند. با این حال، مس سمی است. بنابراین برتوزی از آلکین های حلقوی بسیار واکنش پذیر برای انجام واکنش بدون استفاده از کاتالیزور مس استفاده کرد. آلکین‌ها معمولاً مولکول‌های خطی هستند و بنابراین وقتی در یک حلقه قرار می‌گیرند، به شدت اعوجاج پیدا می‌کنند. نیروی محرکه حذف این اعوجاج است و واکنش بدون کاتالیزور ادامه می یابد. این واکنش سیکلوادیشن آزید-آلکین تحریک‌شده با فشار، SPAAC نامیده می‌شود.

 اگر بتوان دو مولکول را به راحتی مانند یک کمربند ایمنی که صدایی مانند «کلیک» تولید می‌کند به هم وصل کرد، می‌توان برنامه‌های مختلفی را انتظار داشت. برای چنین شیمی واکنشی، شارپلس مفهوم شیمی کلیک را پیشنهاد کرد. یک واکنش معمولی چرخه 3+2 آلکین ها و آزیدها است. این واکنش از دهه 1960 به عنوان چرخش هویزگن شناخته می شود.