Нобелевская премия по химии 2022 года присуждена за новый метод сверхбыстрого синтеза молекул. Речь идет о клик-химии, которая буквально совершила переворот в мире создания новых органических соединений и значительно упростила работу над новыми препаратами, полимерами и другими субстанциями. Как рассказали «Известиям» российские ученые, награду этого года можно назвать ожидаемой, так как открытие этого типа реакций позволило существенно удешевить производство лекарств, а также упростить и ускорить биомедицинские исследования.
Подражая природе
Нобелевская премия 2022 года по химии присуждена трем ученым — профессору Стэнфордского университета Каролин Бертоцци, Мортену Мелдалу из Копенгагенского университета и Барри Шарплессу из Исследовательского института Скриппса за новый метод сверхбыстрого синтеза молекул — клик-химию. Это понятие описывает химические реакции, приспособленные для быстрого и надежного получения различных веществ путем соединения между собой отдельных маленьких элементов.
Клик-химия была задумана как подражание природе, которая также создает соединения из модульных элементов. Концепция возникла в связи с поиском новых подходов к генерированию больших количеств структур-кандидатов фармацевтических препаратов. Как рассказал «Известиям» ректор Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева Илья Воротынцев, это направление начало развиваться в последние 20 лет.
— Когда две застежки ремня вставляются друг в друга, происходит такой звук — «клик». Это метафорически объясняет суть метода, когда соединяются две части будущего вещества. Фактически это максимально эффективный и безотходный способ получения сложных, в том числе биологически активных молекул, которые используются в фармацевтике, — рассказал ученый.
Обычно, чтобы создать какую-либо новую молекулу, нужно проводить сложный многоступенчатый синтез веществ. А вот клик-химия позволяет повысить производительность и упростить химию сложных молекул. Эта реакция позволяет соединять между собой различные «строительные блоки» молекул без слишком сложных манипуляций.
Суть заключается в том, что два компонента реакции взаимодействуют только друг с другом без образования побочных продуктов. Это позволяет проводить химические реакции, в том числе в сложных биологических системах, модифицировать целевые белки в клетках и фактически синтезировать лекарственные формы прямо внутри организма, пояснил руководитель центра компетенций Национальной технологической инициативы по новым функциональным материалам на базе Новосибирского государственного университета Антон Рязанцев.
— Для нас с вами на практике это открывает огромные возможности в существенно более быстрой и надежной разработке новых химических соединений, например молекул в фармацевтике. Как раз лауреаты использовали свое открытие для улучшений нацеливания лекарств от рака,— подчеркнул заместитель гендиректора компании «Итекма» (российский производитель и разработчик композиционных материалов, компания — участник НТИ) Вадим Микрин.
От лекарств до генной инженерии
Сейчас клик-химия применяется не только для создания новых фармацевтических субстанций, но и в генетике, когда некоторые «сломанные» участки ДНК пытаются заменить на другие, функционирующие нормально. Также это направление используют для синтеза наночастиц.
— Таким способом можно получать лекарства, проводить исследование биологических молекул, создавать новые полимерные материалы,— отметил научный руководитель РХТУ им. Д.И. Менделеева, первый зампред комитета ГД по науке и высшему образованию Александр Мажуга.
Если говорить о конкретных применениях, то больше всего от внедрения клик-химии выиграла именно фармацевтика, сказал «Известиям» руководитель лаборатории геномной инженерии МФТИ Павел Волчков.
— Традиционные подходы к синтезу молекул определенной формы очень дорогостоящие и медленные. При этом современный фармацевтический бизнес подразумевает, что стоимость самого вещества, которое будет таблеткой, не должна превышать 1% от общей стоимости. Потому что должен окупаться весь цикл разработок, все исследования, доклинические и клинические испытания, и сумма в конечном счете превышает миллиарды долларов. Поэтому если вещество производить сложно и его мало, то стоимость лекарства на рынке будет запредельно высокой. Так, в США препарат от гепатита С сразу после выхода на рынок стоил около $200 тыс., — пояснил ученый.
А клик-химия позволит быстро и эффективно синтезировать саму молекулу и производить лекарства на ее основе.
Знаменитый нижегородец
То, что Нобелевскую премию когда-нибудь дадут именно за клик-химию, ученые ожидали давно. Однако надежды российских ученых были связаны с нашим соотечественником, который стоял у истоков этого направления. Речь о российско-американском ученом Валерии Фокине, который в 1993 году окончил химический факультет Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. Позже он стажировался в Исследовательском институте Скриппса, а нобелевский лауреат этого года Барри Шарплесс стал его научным руководителем. Интересно, что Шарплесс уже был удостоен Нобелевской премии по химии за 2001 год совместно с Редзи Ноери и Уильямом Ноулзом с формулировкой «за исследования, используемые в фармацевтической промышленности — создание хиральных катализаторов окислительно-восстановительных реакций». По сути, речь о той же клик-химии, поэтому в этом году стоило дать премию именно нашему соотечественнику, считает ряд специалистов.
— Каждая Нобелевская премия присуждается за крупные достижения основным участникам работ. В этом году нам остается искренне сожалеть, что премия не вручена нашему соотечественнику профессору Валерию Фокину, работавшему в лаборатории Шарплеса и внесшего очень существенный вклад в разработку клик-химии, — рассказал «Известиям» заведующий лабораторией химии гликоконъюгатов Института органической химии им. Н.Д. Зелинского Николай Нифантьев. — Мне неизвестны другие примеры, когда Нобелевская премия вручалась кому-то дважды в рамках одной научной дисциплины. Но Барри Шарплесс теперь получил ее во второй раз.
Однако другие специалисты отмечают, что Валерий Фокин всё же является учеником Барри Шарплесса. Поэтому логично, что премию дали именно учителю, указал Павел Волчков.
В пятницу, 6 октября, состоится вручение Нобелевской премии по литературе.