對人類健康產生直接影響的2022年諾貝爾化學獎

　　早在2000年，巴里·夏普萊斯（Barry Sharpless）就首次創造了“點擊化學”（click chemistry）這一術語，即分子構建塊快速、高效地相互“點擊”。Morten Meldal獨立發現了幾乎與點擊化學同義的反應，即銅催化疊氮化物炔烴環加成（CuAAC）。該方法基于這樣一個事實，即疊氮化物和炔烴在添加銅離子時反應非常有效。通過向一個分子中添加炔烴，向另一個分子添加疊氮化物，可以連接分子并構建新的分子。

　　這種方法既簡單又巧妙，已經像野火一樣蔓延到全球的研究實驗室和工業界。點擊化學現在在世界各地廣泛應用。從具有新特性的智能材料到以新方式優化治療疾病的藥物，應有盡有。

　　但在這種方法應用于活生物體之前，需要對其進行改進，正是卡羅琳·貝爾托齊（Carolyn Bertozzi）做到了這一點。由于銅對大多數生命系統有毒，她開發了一種無銅點擊反應，稱為電壓驅動疊氮化物炔環加成反應。她隨后表明，該反應可用于追蹤聚糖，即通常位于細胞表面并在許多生物過程中發揮主要作用的復合碳水化合物。在這種方法中，她給細胞喂食含有化學“手柄”的改性疊氮化物糖，然后將其并入聚糖中。在下一步中，Bertozzi將綠色熒光分子附著到聚糖上。一旦炔烴和疊氮化物“點擊”在一起，就可以看到聚糖在細胞中起作用。

　　“這種化學物質在生物系統中發揮了令人驚訝的作用，因為它被稱為生物正交反應，不會干擾細胞的自然過程。最初開發的碳水化合物也適用于脂類和細胞中幾乎所有種類的生物分子。在我的研究中，我使用這項技術研究細胞表面的受體，這些受體對細胞如何與其環境通信至關重要，以及調節細胞生長的小蛋白，因此可以成為癌癥治療的有吸引力的靶點，”KI研究員Simon Els?sser說。利用點擊化學研究活哺乳動物細胞中的不同蛋白質。

　　癌癥治療的重要工具

　　就醫學領域的應用而言，點擊化學可能在癌癥治療中應用最為廣泛。例如，目前正在進行的試驗使用可點擊的抗體靶向不同類型的腫瘤，這些抗體能夠指導腫瘤的癌癥治療，從而使健康細胞得以幸免。首先，可點擊抗體與腫瘤結合，然后進行治療，使點擊反應在體內發生。這具有巨大的潛力；例如，如果化療不以人體細胞為靶點，則可以專門針對癌細胞。

　　索爾納醫學系助理教授利奧·漢克（Leo Hanke）在他的研究中也使用了點擊化學，包括SARS-CoV-2，這是一種導致新冠肺炎疾病的病毒。他將其描述為一種類似樂高的分子組裝技術，這使得研究人員在工作中非常有創意。他說“我很高興聽到這個消息。這是當之無愧的！很高興看到我們幾乎每天都在實驗室使用的化學反應發明者Bertozzi、Meldal和Sharpless被承認。點擊化學允許我們將任何選擇的分子與我們的蛋白質和納米體融合，這使得它們具有難以置信的多功能性，并顯著增加了應用范圍。當涉及到我們對SARS-CoV-2的研究時，我們使用點擊化學創造了所謂的多價納米體和抗體，以大大增加其中和病毒的潛力，同時也很有趣以其他方式激活我們的蛋白質。”

　　KI研究員馬蒂亞斯·卡爾斯滕（Mattias Carlsten）很幸運地與諾貝爾獎獲得者之一卡羅琳·貝爾托齊（Carolyn Bertozzi）一起發表了一篇科學文章。這項研究研究了一種治療骨髓癌的新方法，盡管這篇文章中沒有使用諾獎獲得者的這項技術。然而，他對Carolyn Bertozzi成為如此成功的研究者的原因有了深入的了解。“我的看法是，她對科學和推動研究向前發展真正感興趣。基于我們的合作，她似乎非常積極、有責任心，并對幫助他人取得成功感興趣。作為一名研究人員，這是工作中非常有趣的一部分，你可以結識這么多處于研究前沿的人才。”

　　關于獲獎者的更多信息

　　Carolyn R.Bertozzi 1966年出生于美國加州大學伯克利分校，1993年獲得博士學位。加州斯坦福大學的Anne T.和Robert M.Bass教授。

　　Morten Meldal 1954年出生于丹麥。1986年在丹麥技術大學林比分校獲得博士學位。哥本哈根大學教授。

　　K. Barry Sharpless 1941年出生于賓夕法尼亞州費城。1968年在加利福尼亞州斯坦福大學獲得博士學位。WM Keck加州拉霍拉市斯克里普斯研究所教授