Los Premios Nobel de Química del 2022

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Premios Nobel de Química 2022
Imágenes cedidas por Villaviciosa ConCiencia
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El premio Nobel de Química 2022 se ha concedido a los profesores Morten Meldal de la Universidad de Copenhague (Copenhague, Dinamarca), Barry Sharpless del Scripps Research (La Jolla, California, EEUU) y Carolyn Bertozzi de la Universidad de Standford (Standford, California, EEUU) por el desarrollo de la química “click” y bioortogonal. Las investigaciones de los galardonados han contribuido a incrementar la funcionalidad de la química.

Barry Sharpless, que recibe su segundo Premio Nobel de Química tras el recibido en 2001 por su trabajo sobre el uso de catalizadores quirales en reacciones de oxidación, pasó gran parte de la década de 1990 tratando de encontrar formas menos engorrosas de sintetizar moléculas complejas. En un artículo de 2001, él y sus colegas propusieron el término química “click” para referirse a cualquier reacción que sea capaz de unir moléculas de una manera eficiente, específica y rápida y evitando subproductos no deseados.

También bautizada como química “Lego”, la química “click” funciona, de hecho, como un Lego: algunas piezas tienen protuberancias y otras tienen agujeros y al presionarlas juntas hacen “click” y se unen. Estos “clicks” se producen cuando dos moléculas que están perfectamente diseñadas para combinarse entre sí entran en contacto en el entorno adecuado. La química click ha supuesto enormes avances para la química, la nanotecnología y la ciencia de materiales.

También bautizada como química “Lego”, la química “click” funciona, de hecho, como un Lego: algunas piezas tienen protuberancias y otras tienen agujeros y al presionarlas juntas hacen “click” y se unen.

Poco después de la publicación del artículo, Meldal y Sharpless descubrieron de forma independiente la primera reacción química de este tipo y lo que hoy se considera la joya de la corona de la química click: la cicloadición azida-alquino catalizada por cobre.

En esta transformación, se une una azida (azide en inglés), una molécula que tiene tres átomos de nitrógeno seguidos, con un alquino (alkyne en inglés), una molécula en la que dos átomos de carbono están unidos entre sí mediante un enlace triple. Por sí mismos, estas dos moléculas no son muy reactivas. Al juntarlas, reaccionan lentamente y producen una mezcla de productos. Sin embargo, la presencia de un poco de cobre hace que la reacción se acelere dramáticamente y se genere principalmente un producto estable conocido como triazol. Hoy en día este tipo de química encuentra aplicación en diferentes áreas, y es una de las formas más sencillas que tienen los químicos para conectar moléculas entre sí.

La reacción del click que cambió la química
La reacción del click que cambió la química. Las azidas y los alquinos reaccionan de forma muy eficaz cuando se añaden iones de cobre. Esta reacción ahora se usa globalmente para unir moléculas de una manera simple.

Sin embargo, en un principio, este tipo de reacciones no se podían utilizar en células vivas porque implicaba el uso de cobre que mata las células. Esto limitaba enormemente el potencial de la química “click” para comprender el mecanismo de las enfermedades. Pero esto cambio en 2003 cuando Carolyn Bertozzi llevó este concepto a otro nivel. Propuso que la química click podría usarse sin la necesidad del uso de cobre y por lo tanto podía ser aplicada al estudio de sistemas biológicos para facilitar la observación de procesos celulares vitales sin interferir con ellos. Bertozzi llamó a esta química «bioortogonal» en un artículo que ella y sus colegas publicaron ese año. Desde entonces, el término ha sido ampliamente adoptado en el campo.
En particular se le ocurrió una forma sencilla de rastrear los glicanos, que son azúcares complejos que se encuentran en la superficie de las células. Primero, cultivó células cerca de un azúcar modificado con una azida. Las células cogieron el azúcar modificado y lo incorporaron a los glicanos en su superficie. Luego añadieron a la mezcla un alquino que tenía una molécula fluorescente unida a él. Tras producirse la reacción click, se pudo unir la molécula fluorescente a los glicanos y, de esta forma, monitorizar los movimientos de éstos a través de las membranas celulares bajo un microscopio. Esta técnica permitió descubrir que ciertos glicanos protegen células tumorales del sistema inmunológico del cuerpo y, por tanto, está siendo muy útil en el desarrollo de nuevas terapias contra el cáncer.

Movimiento de glicanos
Imágenes del movimiento de los glicanos (en verde) en una célula (J. M. Baskin, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 104, 16793–16797 (2007)).

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