据新华社北京10月5日电 用人工方法合成天然分子是药学领域的重要组成部分,然而复杂分子的构建往往需要经过多个步骤,不仅生成不必要的副产物,还增加提纯难度,使得药物分子的生产过程既耗时又昂贵。获得2022年诺贝尔化学奖的三位科学家开创了一种全新的化学理念,能够让分子的构建模块快速、高效地结合在一起,如同乐高玩具一样,利用基础模块搭建出变化无穷的造型。
瑞典皇家科学院5日宣布,将2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家卡罗琳·贝尔托齐、卡尔·巴里·沙普利斯和丹麦科学家莫滕·梅尔达尔,以表彰他们在发展点击化学和生物正交化学方面的贡献。
点击化学的概念来自沙普利斯在21世纪初发表的一篇文章。沙普利斯认为,组合简单化学模块的方法可以创造出几乎无穷无尽的分子种类,该方法可以生成与天然分子药物有类似功能的新药,并可以实现工业规模生产。此后不久,梅尔达尔和沙普利斯分别独立报告了“铜催化的叠氮化物-炔烃环加成”反应,它被称为点击化学“王冠上的明珠”。点击反应的简单性和功能性让它在实验室合成和工业生产中流行起来,该反应还有助于生产满足特定需求的新材料。
贝尔托齐的贡献是将点击化学应用扩展到生物领域。唾液酸是构成聚糖的糖类之一。贝尔托齐想到,能否让细胞生成经过化学修饰的唾液酸。经过化学修饰的唾液酸能够参与构成不同的聚糖,因此可以用这种化学修饰定位聚糖。
2000年前后,贝尔托齐找到一种可用作化学修饰的最佳物质,即叠氮化物。她以巧妙的方式修改了施陶丁格反应,成功将荧光分子与引入聚糖中的叠氮化物连接起来。
2004年,她发表了非铜催化的点击反应论文,将该反应命名为“应变促进的炔烃-叠氮化物环加成”反应,并证明它可以用于追踪聚糖。贝尔托齐及其他科研人员开始利用这类反应探索细胞中的生物分子如何相互作用,并以此研究疾病过程。她关注的一个方向是肿瘤细胞表面聚糖。贝尔托齐和同事对此开发出一类新型生物药物。这种药物目前正在晚期癌症患者身上进行临床试验。