2022 Nobel Kimya Ödülü , tıklama kimyası ve biyoortogonal kimyayı geliştirdikleri için bilim adamları Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal ve K. Barry Sharpless’a verildi.

Tıklama kimyası ve biyoortogonal kimya ilaç ve malzeme endüstrilerini nasıl dönüştürüyor?

Bu teknikler, sağlıklı hücreleri rahatsız etmeden kanser hücrelerini öldürebilen tedavilerin sağlanması ve ayrıca yapı malzemeleri için büyük miktarlarda polimerlerin sürdürülebilir ve hızlı bir şekilde üretilmesi de dahil olmak üzere bir dizi sektörde kullanılmıştır . Tek tıklamalı kimya tabanlı ilaç şu anda 2. aşama klinik deneylerinden geçiyor . Bertozzi, ilacı geliştiren şirketin bilimsel danışmanıdır.

Kimya doktorasını sorduk. Buffalo Üniversitesi’ndeki Lin Laboratuvarı’ndan aday Heyang (Peter) Zhang , bu tekniklerin kendi araştırmasında nasıl yer aldığı ve kendi alanını ve diğer endüstrileri nasıl dönüştürdüğü hakkında konuşmak için.

1. Klik ve biyoortogonal kimya nasıl çalışır?

Tıklama kimyası , adından da anlaşılacağı gibi, Lego bloklarını bir araya getirmek gibi moleküller oluşturmanın bir yoludur. Tıklamak için iki molekül gerekir, bu nedenle araştırmacılar her birini tıklama ortakları olarak adlandırır.

K. Barry Sharpless ve Morten Meldal bağımsız olarak, üç nitrojenin birbirine bağlı olduğu yüksek enerjili bir molekül olan azid ile iki karbonun üçlü bağlı olduğu nispeten inert ve doğal olarak nadir bir molekül olan alkinin , bir bakır katalizörü . Bakır katalizörün, iki parçayı bir araya getiren en uygun düzenlemede bir araya getirebileceğini buldular. Bu teknikten önce, araştırmacıların, oda sıcaklığında çözücü olarak su kullanmak gibi erişilebilir koşullar altında hızlı ve hassas bir şekilde yeni moleküller yapmanın bir yolu yoktu.

Kimyasal biyologlar, tıklama reaksiyonlarının hücreler gibi canlı sistemleri araştırmak için harika bir yol olabileceğini hemen fark ettiler çünkü çok az toksik yan ürün üretirler veya hiç üretmezler ve hızlı bir şekilde gerçekleşebilirler. Bununla birlikte, bakır katalizörün kendisi canlı sistemler için zehirlidir.

Carolyn Bertozzi , bakır katalizörü reaksiyondan çıkararak bu soruna geçici bir çözüm buldu . Bunu, alkin’i, döngüsel bir şekle zorlanan moleküllerden üretilen halka suşu kullanarak reaksiyonu ileriye taşıyan bir halka yapısına yerleştirerek yaptı. Bu biyoortogonal reaksiyonlar veya hücrenin kimyasal ortamına “paralel” gerçekleşen reaksiyonlar, normal kimyalarını bozmadan hücrelerde meydana gelebilir.

2. Bu kimyayı işinizde nasıl kullanıyorsunuz?

Bir röportajda Carolyn Bertozzi, biyoortogonal kimya için sonraki adımların bunun için yeni reaksiyonlar ve uygulamalar bulmak olduğunu belirtti. Laboratuvarımızın araştırması tam olarak buna odaklanıyor.

Meslektaşlarım ve ben bu tekniği, ilgilendiğimiz moleküllerin bir hücrede doğal olarak nasıl davrandıklarını izlemek için uyguluyoruz. Canlı bir hücrede, bir dizi hücresel süreçte rol oynayan bir reseptöre bir sonda ekleyebildik .

Carolyn Bertozzi, 2022 Nobel Kimya Ödülü’nü kazananlardan biridir.

Yeni reaksiyonlar bulmak için laboratuvarımız son 15 yılını biyoortogonal reaksiyonların ne kadar hızlı çalışabileceğini zorlamak için harcadı . Hız önemlidir çünkü canlı organizmalardaki birçok molekül düşük konsantrasyonlarda bulunur ve reaksiyon için gerekli kimyasalların çok fazla kullanılması hücre için toksik olabilir. Reaksiyon ne kadar hızlı olursa, istenmeyen yan reaksiyonlar o kadar az olur.

Tıklama ve biyoortogonal reaksiyonları daha da hızlı elde etmenin başka bir yolunun öncülüğünü yaptık. Başlangıçta Nobel Ödülü kazananların yaptığı gibi bir azit ve bir alkin kullanmak yerine, üzerlerine ışık tutulduğunda birleşen iki molekül daha kullandık. Bu teknikle canlı bir hücrenin yüzeyine 15 saniye gibi kısa bir sürede molekül ekleyebiliyoruz . Böylece hücredeki belirli bir yapının doğal ortamında nasıl çalıştığını gözlemleyebilir veya ilaç veya diğer maddelere maruz kaldığında nasıl değiştiğini tespit edebiliriz. Araştırmacılar, hücrelerin potansiyel tedavilere nasıl tepki verdiğini daha kolay test edebilir.

Şu anda, bu reaksiyonları ışık olmadan tetiklemek için yeni bir yöntem geliştirmeye çalışıyoruz. Tümörleri taramak ve izlemek için PET görüntülemeyi iyileştirmek üzere biyoortogonal kimyayı kullanmak için aktif olarak çalışıyoruz.

3. Bu teknikler alanınız için neden bu kadar önemli?

Tıklama kimyası ve biyoortogonal kimya ilaç ve malzeme endüstrilerini nasıl dönüştürüyor?

Tıklama ve biyoortogonal kimyadan önce, canlı hücrelerdeki molekülleri doğal hallerinde görselleştirmenin hiçbir yolu yoktu.

Bir benzetme olarak, 01234567 seri numaralı belirli bir dolarlık banknot bulmanız gerektiğini hayal edin. Bu oldukça göz korkutucu bir görev olurdu. Elinize geçen her doları gözden geçirmenizi ve seri numarasının aradığınız seri numarası olup olmadığını doğrulamanızı gerektirir.

Vücudumuzdaki molekülleri takip etmek de bir o kadar zor, hatta daha fazla. Biyolojik ortamlar çok karmaşık olduğu için, yanlışlıkla başka bir şeyi etiketlemeden veya daha kötüsü hücrenin normal kimyasını değiştirmeden sadece ilgilenilen moleküle bir sonda eklemek daha önce imkansızdı. Bununla birlikte, biyoortogonal reaksiyonlarla, araştırmacılar esasen hücrenin geri kalanını etkilemeden moleküle bir GPS izleyici ekleyebilirler.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir