Il Premio Nobel per la Chimica 2022 è stato assegnato a Carolyn Bertozzi, Morten Meldal e Barry Sharpless per lo sviluppo di tecniche per ingegnerizzare le molecole biologiche.
Premio Nobel per la Chimica 2022
Gli americani Carolyn Bertozzi e Barry Sharpless e il danese Morten Meldal dividono equamente il Nobel per la Chimica 2022 per avere aperto la strada alla cosiddetta ‘chimica a scatto’, inaugurata circa 20 anni fa da Sharpless e che consiste nella possibilità di unire le molecole in modo più efficiente e nello stesso tempo più semplice.
Una tecnica che, grazie a Bertozzi, è stata applicata anche alle molecole biologiche. Tante le applicazioni, comprese quelle relative alla chimica verde e a terapie ad alta precisione contro i tumori.
Grazie alle tecniche messe a punto da Barry Sharpless, Morten Meldal e Carolyn Bertozzi, le reazioni chimiche sono diventate più facili ed efficienti: come mattoncini Lego, i blocchetti di molecole si agganciano gli uni agli altri con un click. Messa a punto da Sharpless e perfezionata da Meldal, la tecnica è stata applicata da Bertozzi agli organismi viventi.
Assemblare molecole sempre più complesse è un’esigenza di molti settori, a partire dalla farmaceutica, ma fino a pochi anni fa le tecniche per ottenerle erano difficili da applicare, richiedevano tempi lunghi e procedimenti costosi.
Le cose sono cambiate con l’arrivo della chimica a scatto, che grazie alle ricerche condotte da Sharpless all’inizio degli anni 2000 ha reso molto più semplice ottenere le reazioni e nello stesso più sicuro, evitando prodotti di scarto indesiderati.
Seguendo un percorso analogo, in modo indipendente Sharpless e Meldal hanno trovato una nuova reazione, oggi considerata il fiore all’occhiello della chimica a scatto e largamente utilizzata, chiamata ‘cicloaddizione azide-alchino catalizzata dal rame’. Fra le applicazioni più diffuse ci sono la ricerca farmacologica, il sequenziamento del Dna e la messa a punto di materiali su misura, per prestazioni ben precise.
A fare un passo in avanti ulteriore è stata Bertozzi, che per prima ha utilizzato la chimica a scatto per osservare, senza interferire con esse, le reazioni chimiche che avvengono negli organismi viventi. Il primo passo in questa direzione è stata la mappa di molecole che si trovano sulla superficie delle cellule, chiamate glicani, che fino ad allora era stato molto difficile osservare. Questo adattamento della chimica a scatto, chiamato ‘reazioni bio-ortogonali’ ha permesso di ottenere farmaci anticancro più precisi nel raggiungere il loro obiettivo, attualmente in fase di sperimentazione clinica.
Chi sono gli ingegneri delle molecole
L’americana Carolyn R. Bertozzi, che divide equamente il Nobel per la Chimica 2022 con Morten Meldal and K. Barry Sharpless è l’unica donna vincitrice dei Nobel scientifici 2022. Nata negli Stati Uniti nel 1966 e docente dell’Università di Stanford, Bertozzi (56 anni) è stata premiata con i due colleghi per avere sviluppato la tecnica della ‘click chemistry’, la chimica a scatto e la ‘chimica bioortogonale’, un termine coniato dalla Stessa Bertozzi per indicare le reazioni chimiche che avvengono negli esseri viventi senza interferire con i processi biochimici che avvengono al loro interno.
Con lei sono premiati il danese Morten Medal (68 anni), che insegna nell’Università di Copenaghen, che ha contribuito a sviluppare e perfezionate la chimica a scatto inaugurata dall’americano Barry Sharpless (81 anni). Nato a Philadelphia nel 1941, Sharpless ha lavorato nell’istituto californiano Scripps.
Per Sharpless il secondo Nobel per la Chimica
Quello di oggi è il secondo Nobel per la Chimica per Barry Sharpless. Nella storia del premio scientifico più ambito del mondo è accaduto solo un’altra volta che lo stesso ricercatore vincesse due volte il Nobel per la Chimica. Più in generale, nella storia del Nobel sono in cinque, con Sharpless, a vincere due volte. Sharpless era stato premiato la prima volta nel 2001 con l’americano William S. Knowles e il giapponese Ryoji Noyori per avere messo a punto la tecnica chiamata catalisi inversa ottica, aprendo la via alla possibilità di produrre nuovi farmaci contro il Parkinson e nuovi antibiotici. Prima di lui solo il britannico Frederick Sanger aveva vinto due Nobel per la Chimica: la prima volta nel 1958 per avere scopeto la struttura dell’insulina e nel 1980 per avere aperto la strada alle ricerche sul Dna ricombinante. L’inventore del transistor e dei semiconduttori John Bardeen ha invece vinto due volte il Nobel la Fisica, nel 1956 e nel 1972. La prima a vincere due Nobel in campi diversi è stata Maria Curie, premiata in Fisica (1903) e Chimica (1906); Linus Pauling ha vinto nel 1954 per la Chimica e nel 1962 per la Pace.
Tirelli (Iit),tecnica apre a nuovi materiali e terapie, da farmaci personalizzati a materiali biomimetici
Nuovi materiali, come quelli biomimetici, e nuovi farmaci personalizzati sono fra le prime ricadute della chimica a scatto premiata con il Nobel per la Chimica a Carolyn Bertozzi, Mortem Meldal, e Barry Sharpless: lo rileva Nicola Tirelli, responsabile della linea di ricerca su polimeri e biomateriali dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT). “Lo sviluppo delle tecniche di reazioni ‘click’ è parallelo a quello del concetto di chimica biortogonale”, osserva Tirelli. “Questo paradigma, permettendo di usare reazioni chimiche estremamente selettive in ambienti biologici (anche in cellule viventi), ha portato a chiarire con altissima precisione numerosi meccanismi biologici ed è utilizzato per lo sviluppo sia di nuovi materiali funzionali che di nuovi approcci terapeutici”, ha aggiunto.
“Nelle ricerche del nostro gruppo utilizziamo molto spesso questo paradigma; adottiamo sia le reazioni click sviluppate proprio dai premi Nobel 2022, sia altre più recenti con caratteristiche simili ma diverso modo di azione, impiegandole per rendere formulazioni farmaceutiche capaci di un rilascio di farmaci in maniera ‘biologically targeted’, ossia basato su riconoscimento cellulare”, ha aggiunto l’esperto dell’Iit.
Sono queste alcune delle possibilità aperte dalla chimica bio-ortogonale, che consiste nel far reagire selettivamente un gruppo di una molecola senza che avvenga alcuna interferenza. Viene utilizzato il termine ‘ortogonale’, ossia perpendicolare, proprio per definire l’assenza di interferenze: come un palo piantato perpendicolarmente sul terreno, a mezzogiorno, la tecnica premiata con il Nobel non può gettare ombra su alcun altro oggetto. Grazie a queste proprietà, chimica a scatto e chimica bio-ortogonale hanno permesso di avere ‘reazioni click’, ossia reazioni rapide, basate su reagenti che agiscono velocemente e completamente, ma sempre tra loro, anche se circondati da molecole con un’enorme varietà di gruppi chimici.
Grazie a questi strumenti diventa possibile studiare i meccanismi biologici direttamente nelle cellule viventi, così come sviluppare sistemi sintetici sempre più selettivi, per esempio sempre più personalizzabili oppure nuovi materiali organici funzionali, o ancora e strutture biomimetiche.
