Химики Каролин Бертоцци из Стэнфордского университета, Мортен Мелдал из Университета Копенгагена и Барри Шарплесс из Исследовательского института Скриппса в Ла-Джолле, Калифорния, поровну разделят премию, объявила Шведская королевская академия наук 5 октября на пресс-конференции в Стокгольме. Разработанные инструменты позволяют ученым легко конструировать сложные молекулы в лаборатории и внутри живых организмов.
"Это открытие интересно тем, что его можно использовать практически для всего", - сказал Олоф Рамстрем, химик из Массачусетского университета Лоуэлла и член Нобелевского комитета по химии.
"Мы находимся как бы на вершине айсберга в плане применения", - говорит Анджела Уилсон, президент Американского химического общества. "Я думаю, что эта химия произведет революцию в медицине в очень многих областях".
Около 20 лет назад Шарплесс представил "клик-химию" - способ простого и быстрого присоединения двух соединений с помощью определенных соединительных молекул. Но найти такое вещество похожее на молекулы Lego, которые могут соединяться в химической реакции, было нелегко. Работая независимо друг от друга, Шарплесс и Мелдал нашли решение.
Добавив немного меди в смесь, содержащую две другие небольшие молекулы - азид и алкин, ученые смогли быстро соединить эти две молекулы в кольцеобразное химическое соединение. По словам Рамстрёма, без меди молекулы в конце концов соединились бы, но вяло.
Реакция быстро "вызвала огромный интерес во всей химии и смежных областях", добавил он. Несмотря на то, что позже ученые открыли еще несколько молекул, которые могли соединяться таким же образом, эта первая реакция считается "жемчужиной реакций щелчка".
Но если катализировать реакции с помощью меди можно в стеклянном стакане, то живой клетке этот металл может навредить. Бертоцци открыл способ проведения клик-химии без меди, и сейчас ученые могут разрабатывать химические реакции внутри организмов, не нарушая их нормальных клеточных функций.
Бертоцци обманул клетки, заставив их встраивать химическое вещество в сахара, украшающие поверхность клетки. Когда ученые подвергают эти клетки воздействию другого химического вещества, типа алкина, они могут соединяться вместе, как молекулы в реакциях Шарплесса и Мелдаля. Соединяя алкины с молекулами, светящимися зеленым светом, ученые могут освещать поверхности клеток.
"Представьте, что вы можете прикрепить светящиеся молекулы к биомолекулам в живой клетке. Затем вы могли бы следить за ними в микроскоп и видеть, где они находятся и как движутся" Именно это и сделала Каролин Бертоцци", - сказал Йохан Эквист, химик-теоретик из Уппсальского университета в Швеции и председатель Нобелевского комитета по химии.
Специализацией Бертоцци было изучение молекул сахара, с которыми "невероятно трудно работать", - говорит Лесли Воссхолл, нейробиолог из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке, вице-президент и главный научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза. По ее словам, существуют простые методы для изучения ДНК, РНК и белков, но не так много для сахаров. "Сахара - это темная материя клетки".
Нацелившись на конкретные сахара на поверхности клеток, ученые могут разработать новые методы лечения. Например, Бертоцци и ее коллеги смогли нацелить и деактивировать сахара, которые помогали опухолевым клеткам прятаться от Т-клеток в организме.
Бертоцци, научный сотрудник HHMI, стала 59-й женщиной, получившей Нобелевскую премию с 1901 года, и всего лишь восьмой, удостоенной премии в области химии. В 2021 году Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна стали последними женщинами, получившими Нобелевскую премию по химии за работу над инструментом редактирования генов, известным как CRISPR.
"Кэролин - одна из немногих женщин в химической биологии", - говорит Воссхолл. "Ее лаборатория была местом, которое вдохновляло женщин-химиков и выводило их в мир".
Когда Бертоцци разбудили новостями около 3 часов ночи по тихоокеанскому времени, она сказал: "Я совершенно ошеломлена. Я сижу здесь и едва могу дышать". Она добавила, что назвать телефонный звонок посреди ночи шоком - это преуменьшение. "Я все еще не уверена, что это правда, но с каждой минутой это становится все реальнее".
Бертоцци, Мельдаль и Шарплесс разделят премию - 10 миллионов шведских крон, примерно 917 000 долларов США. Эта премия - вторая Нобелевская премия для Шарплесса, который получил ее в 2001 году за работу по созданию катализаторов для реакций окисления.