对人类健康产生直接影响的2022年诺贝尔化学奖

　　早在2000年，巴里·夏普莱斯（Barry Sharpless）就首次创造了“点击化学”（click chemistry）这一术语，即分子构建块快速、高效地相互“点击”。Morten Meldal独立发现了几乎与点击化学同义的反应，即铜催化叠氮化物炔烃环加成（CuAAC）。该方法基于这样一个事实，即叠氮化物和炔烃在添加铜离子时反应非常有效。通过向一个分子中添加炔烃，向另一个分子添加叠氮化物，可以连接分子并构建新的分子。

　　这种方法既简单又巧妙，已经像野火一样蔓延到全球的研究实验室和工业界。点击化学现在在世界各地广泛应用。从具有新特性的智能材料到以新方式优化治疗疾病的药物，应有尽有。

　　但在这种方法应用于活生物体之前，需要对其进行改进，正是卡罗琳·贝尔托齐（Carolyn Bertozzi）做到了这一点。由于铜对大多数生命系统有毒，她开发了一种无铜点击反应，称为电压驱动叠氮化物炔环加成反应。她随后表明，该反应可用于追踪聚糖，即通常位于细胞表面并在许多生物过程中发挥主要作用的复合碳水化合物。在这种方法中，她给细胞喂食含有化学“手柄”的改性叠氮化物糖，然后将其并入聚糖中。在下一步中，Bertozzi将绿色荧光分子附着到聚糖上。一旦炔烃和叠氮化物“点击”在一起，就可以看到聚糖在细胞中起作用。

　　“这种化学物质在生物系统中发挥了令人惊讶的作用，因为它被称为生物正交反应，不会干扰细胞的自然过程。最初开发的碳水化合物也适用于脂类和细胞中几乎所有种类的生物分子。在我的研究中，我使用这项技术研究细胞表面的受体，这些受体对细胞如何与其环境通信至关重要，以及调节细胞生长的小蛋白，因此可以成为癌症治疗的有吸引力的靶点，”KI研究员Simon Elsässer说。利用点击化学研究活哺乳动物细胞中的不同蛋白质。

　　癌症治疗的重要工具

　　就医学领域的应用而言，点击化学可能在癌症治疗中应用最为广泛。例如，目前正在进行的试验使用可点击的抗体靶向不同类型的肿瘤，这些抗体能够指导肿瘤的癌症治疗，从而使健康细胞得以幸免。首先，可点击抗体与肿瘤结合，然后进行治疗，使点击反应在体内发生。这具有巨大的潜力；例如，如果化疗不以人体细胞为靶点，则可以专门针对癌细胞。

　　索尔纳医学系助理教授利奥·汉克（Leo Hanke）在他的研究中也使用了点击化学，包括SARS-CoV-2，这是一种导致新冠肺炎疾病的病毒。他将其描述为一种类似乐高的分子组装技术，这使得研究人员在工作中非常有创意。他说“我很高兴听到这个消息。这是当之无愧的！很高兴看到我们几乎每天都在实验室使用的化学反应发明者Bertozzi、Meldal和Sharpless被承认。点击化学允许我们将任何选择的分子与我们的蛋白质和纳米体融合，这使得它们具有难以置信的多功能性，并显著增加了应用范围。当涉及到我们对SARS-CoV-2的研究时，我们使用点击化学创造了所谓的多价纳米体和抗体，以大大增加其中和病毒的潜力，同时也很有趣以其他方式激活我们的蛋白质。”

　　KI研究员马蒂亚斯·卡尔斯滕（Mattias Carlsten）很幸运地与诺贝尔奖获得者之一卡罗琳·贝尔托齐（Carolyn Bertozzi）一起发表了一篇科学文章。这项研究研究了一种治疗骨髓癌的新方法，尽管这篇文章中没有使用诺奖获得者的这项技术。然而，他对Carolyn Bertozzi成为如此成功的研究者的原因有了深入的了解。“我的看法是，她对科学和推动研究向前发展真正感兴趣。基于我们的合作，她似乎非常积极、有责任心，并对帮助他人取得成功感兴趣。作为一名研究人员，这是工作中非常有趣的一部分，你可以结识这么多处于研究前沿的人才。”

　　关于获奖者的更多信息

　　Carolyn R.Bertozzi 1966年出生于美国加州大学伯克利分校，1993年获得博士学位。加州斯坦福大学的Anne T.和Robert M.Bass教授。

　　Morten Meldal 1954年出生于丹麦。1986年在丹麦技术大学林比分校获得博士学位。哥本哈根大学教授。

　　K. Barry Sharpless 1941年出生于宾夕法尼亚州费城。1968年在加利福尼亚州斯坦福大学获得博士学位。WM Keck加州拉霍拉市斯克里普斯研究所教授