Ciencia

Premio Nobel de Química 2022 otorgado por una nueva forma de construir moléculas

Tres investigadores ganaron el Premio Nobel de Química el miércoles por su descubrimiento de métodos para «hacer clic» entre bloques de construcción moleculares, formando moléculas complejas que pueden usarse para desarrollar medicamentos o fabricar materiales completamente nuevos.

Morten Meldal de la Universidad de Copenhague y K. Barry Sharpless del Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California, ganaron por su desarrollo, a principios del siglo XXI, de la «química del clic», una forma de unir dos moléculas. en una reacción simple que crea formas de moléculas más grandes y complicadas con innumerables capacidades. “Es como construir Legos”, dijo un miembro del Comité Nobel de Química durante el anuncio del premio. Este es el segundo Nobel para Sharpless, quien compartió el premio de química en 2001 por diseñar reacciones químicas especializadas.

Carolyn R. Bertozzi, de la Universidad de Stanford, llevó la química del clic al ámbito de las células vivas. En un método llamado “química bio-ortogonal”, descubrió cómo unir compuestos emisores de luz a moléculas biológicas en una célula. Esto permitió a Bertozzi y otros científicos rastrear estas moléculas alrededor de la célula, aprendiendo así cómo las moléculas contribuyen a la enfermedad y cómo desarrollar medicamentos para combatir el proceso de la enfermedad.

El Premio Nobel de Química 2022 fue otorgado conjuntamente a Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal y K. Barry Sharpless “por el desarrollo de la química del clic y la química bioortogonal”. Crédito: Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach

“Estoy absolutamente atónita…”, dijo Bertozzi cuando la contactaron por teléfono desde la conferencia de prensa del anuncio del Nobel y le dijeron que había ganado el premio. “Todavía no estoy del todo seguro de que sea real. Pero se está volviendo más real cada minuto”. Bertozzi es la octava mujer en ganar el Nobel de química.

La vida está llena de moléculas grandes y complicadas, y durante décadas los químicos habían tropezado repetidamente en sus esfuerzos por recrearlas. Muchos intentos dieron como resultado reacciones secundarias no deseadas, lo que hizo que los esfuerzos para sintetizar medicamentos útiles y materiales novedosos fueran lentos y costosos. La idea de Sharpless y Meldal fue empezar poco a poco. Tomaron varias moléculas simples y agregaron iones de cobre, lo que ayudó a que los pequeños bloques de construcción moleculares se combinaran en una forma más grande. Los logros revolucionarios de los dos investigadores se publicaron de forma independiente en artículos separados en 2002. Los científicos demostraron que dos moléculas pequeñas, una azida y un alquino, podían, con la ayuda del cobre, unirse en un anillo de varias partes. El proceso se denomina reacción de azida-alquino catalizada por cobre. Meldal demostró que el cobre controla la reacción. Sharpless demostró que la azida actúa como un resorte cargado cuya fuerza es liberada por el cobre, permitiéndole saltar hacia el alquino.

Al hacer clic en estas moléculas, los químicos pueden cambiar fácilmente el comportamiento de un material. Los componentes en los que se puede hacer clic pueden mejorar la capacidad de una sustancia para conducir electricidad o repeler bacterias o pueden ayudarla a mapear una secuencia de ADN.

Pero el cobre no funciona bien en las células vivas. De hecho, es tóxico e interrumpe los procesos biológicos. Por lo tanto, no podría usarse para unir moléculas dentro de una célula. Bertozzi resolvió ese problema alterando la configuración del alquino. Obligó a la molécula a adoptar una estructura en forma de anillo, que contenía una gran cantidad de energía. La energía añadida hizo que el alquino «explotara» en una azida cercana, uniendo las dos moléculas.

Este enfoque básico hizo posible unir otras moléculas. Bertozzi pudo bloquear sustancias fluorescentes brillantes en moléculas de la superficie celular llamadas glicanos y luego usar esta luz para rastrear el movimiento de los glicanos en la célula. El proceso reveló aspectos del desarrollo celular y las formas en que progresan las células cancerosas. En particular, la química bioortogonal de Bertozzi ha ayudado a los investigadores a desarrollar nuevos tipos de medicamentos contra el cáncer. Los glicanos parecen proteger las células tumorales, por lo que los investigadores han unido los anticuerpos que se concentran en los glicanos con las enzimas que descomponen estas moléculas. Sin los glicanos, las células tumorales deberían ser más vulnerables al ataque del sistema inmunológico del cuerpo. Estos medicamentos de anticuerpos se están probando actualmente para determinar su eficacia en las personas.

“Es emocionante poder hacer este trabajo en el cuerpo humano”, dice Angela K. Wilson, presidenta de la American Chemical Society y química teórica de la Universidad Estatal de Michigan. “No solo se usa para desarrollar una terapia dirigida contra el cáncer, sino también para medicamentos antivirales, regeneración de tejidos e inhibición de enzimas”.

Este trabajo ha tenido un “enorme impacto en la ciencia”, dijo Olof Ramström, miembro del Comité Nobel de Química, durante el anuncio del premio. Los tres investigadores compartirán el equivalente a más de 900.000 dólares y asistirán a la ceremonia de entrega de premios en Estocolmo en diciembre.

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