三位研究人員因發現“點選”分子構建模組的方法於週三榮獲諾貝爾化學獎，該方法可以將分子構建模組連線在一起，形成可用於開發藥物或製造全新材料的複雜分子。
哥本哈根大學的莫滕·梅爾達爾和加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯研究所的K·巴里·夏普萊斯因在21世紀初開發出“點選化學”而獲獎——這是一種將兩個分子連線在一起的簡單反應，可以創造出更大、更復雜的分子形式，具有多種功能。“這就像搭樂高積木，”諾貝爾化學委員會的一位成員在頒獎典禮上說。這是夏普萊斯第二次獲得諾貝爾獎，他曾因設計專門的化學反應而分享了2001年的化學獎。
斯坦福大學的卡羅琳·R·貝爾託西將點選化學帶入了活細胞領域。在一種名為“生物正交化學”的方法中，她研究出如何將發光化合物附著到細胞上的生物分子上。這使得貝爾託西和其他科學家能夠追蹤這些分子在細胞周圍的運動，從而瞭解這些分子如何導致疾病，以及如何開發對抗疾病過程的藥物。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續報道關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。
2022年諾貝爾化學獎聯合授予卡羅琳·R·貝爾託西、莫滕·梅爾達爾和K·巴里·夏普萊斯，“以表彰他們在點選化學和生物正交化學領域的發展”。圖片來源：Niklas Elmehed © 諾貝爾獎推廣組織
“我簡直驚呆了......”貝爾託西在諾貝爾獎宣佈新聞釋出會上接到電話並被告知獲獎時說道。“我仍然不太確定這是真的。但它正在變得越來越真實。”貝爾託西是第八位獲得化學諾貝爾獎的女性。
生命充滿了大型、複雜的分子，幾十年來，化學家們在努力重新創造它們的過程中屢屢碰壁。許多嘗試都導致了不必要的副反應，使得合成有用的藥物和新型材料的努力變得緩慢而昂貴。夏普萊斯和梅爾達爾的洞察力是從小處著手。他們選取了幾種簡單的分子，並添加了銅離子，銅離子幫助小的分子構建模組結合成更大的形式。這兩位研究人員的突破性成就分別於2002年在不同的論文中發表。科學家們表明，兩種小分子，疊氮化物和炔烴，可以在銅的幫助下，鎖定在一起形成一個多環。這個過程被稱為銅催化疊氮化物-炔烴反應。梅爾達爾表明銅控制著反應。夏普萊斯證明疊氮化物就像一個裝好彈簧的裝置，其力量被銅釋放，使其能夠向前跳入炔烴。
點選這些分子使化學家能夠輕鬆改變材料的性質。可點選的元件可以提高物質的導電性或排斥細菌的能力，或者可以幫助它繪製DNA序列。
但是銅在活細胞中效果不佳。事實上，它是有毒的，會破壞生物過程。因此，它不能用於在細胞內點選分子。貝爾託西透過改變炔烴的構型解決了這個問題。她迫使分子進入環狀結構，其中包含大量的能量。增加的能量使炔烴“爆炸”成附近的疊氮化物，將兩個分子連線在一起。
這種基本方法使得附著其他分子成為可能。貝爾託西能夠將發光熒光物質鎖定到細胞表面分子上，稱為聚糖，然後使用這種光來追蹤聚糖在細胞上的運動。這個過程揭示了細胞發育的各個方面，以及癌細胞進展的方式。值得注意的是，貝爾託西的生物正交化學已經幫助研究人員開發出新型癌症藥物。聚糖似乎可以保護腫瘤細胞——因此研究人員將靶向聚糖的抗體與分解這些分子的酶結合起來。如果沒有聚糖，腫瘤細胞應該更容易受到人體免疫系統的攻擊。這些抗體藥物目前正在人體中測試其有效性。
美國化學學會主席、密歇根州立大學理論化學家安吉拉·K·威爾遜說：“能夠在人體內進行這項工作令人興奮。“它不僅被用於開發靶向癌症治療，還用於抗病毒藥物、組織再生和酶抑制。”
諾貝爾化學委員會成員奧洛夫·拉姆斯特倫在頒獎典禮上說，這項工作對科學產生了“巨大的影響”。這三位研究人員將分享相當於超過90萬美元的獎金，並將出席12月在斯德哥爾摩舉行的頒獎典禮。