能源經濟及策略、新及再生能源、火力、核能及核設施除役、原子科技及民生應用的專業資訊平台



【2022諾貝爾化學獎】他們的功能化學創造了奇蹟

出處 The Nobel Committee for Chemistry 作者 陳誼芝 摘譯 年份 2022/12/02
報告類型 新聞報導 分類 能源經濟及策略 資料時間 2022年12月
原始連結 原始連結

   有時簡單的答案是最好的。2022年諾貝爾化學獎授予夏普萊斯、梅爾達爾和貝爾托西,以表彰他們在點擊化學(click chemistry)和生物正交化學(bioorthogonal chemistry)”方面所做出的貢獻。

   自從十八世紀現代化學誕生以來,許多化學家就以自然為榜樣,在植物、微生物和動物中發現宏偉的分子結構,促使研究人員嘗試以人工方式構建相同的分子。然而,複雜的分子必須經過許多步驟來構建,每一步驟都會產生不需要的副產物,這些副產物必須在下一步驟進行前去除,因此合成困難的結構,損失材料數量可能非常巨大,甚至幾乎沒有留下任何產物。2022年諾貝爾化學獎就是有關尋找新的化學典範,並以簡單性和功能性為優先。

   夏普萊斯、梅爾達爾利用銅催化的疊氮化物和炔烴之間的反應,該反應能在氧氣存在下於水中發生,讓分子快速而有效的「喀」結合,並將其描述為點擊反應。疊氮化物就像一個加載的彈簧,力量由銅離子釋放,該過程是很穩健的。夏普萊斯建議化學家可以使用該反應輕鬆連結不同的分子,在一個分子中引入疊氮基,在另一個分子中引入炔基,然後讓它們在一些銅離子的幫助下,將這兩個分子迅速的連接在一起。

   貝爾托西清楚知道只要有可用的銅離子,疊氮基就可以快速點擊上一個炔基,但是銅對生物有毒,因此她再次開始深入研究文獻,發現如果炔烴形成環狀的化學結構,不需要銅的幫助,其張力會產生足夠的能量而使反應順利進行。貝爾托西繼續將點擊反應最佳化,她發現一些聚醣,似乎可以保護腫瘤免受人體免疫系統的影響,因為它們會使免疫細胞關閉。為了阻止這種保護機制,貝爾托西和她的同事們創造了一種新型的生物藥物,她們將聚醣特異性抗體(glycan-specific antibody)連接到能分解腫瘤細胞表面聚醣的酶上,這種藥物現在正在晚期癌症患者的臨床試驗中進行測試。貝爾托西將點擊化學在細胞環境中運作得更為成功,來探索生物分子如何在細胞中相互作用,並研究疾病的過程。

       許多研究人員也開始開發各種可點擊抗體,來對付一系列的腫瘤,一旦抗體附著在腫瘤上,第二個分子就可利用點擊化學接上抗體而摻入,這可能是一種放射性同位素,可用正子斷層造影掃描儀來追蹤腫瘤,或者可以將致命劑量的輻射瞄準癌細胞,雖然還不知道這些新療法是否奏效,但有一點很清楚:點擊化學和生物正交化學具有巨大的潛力。

 

 

 點擊化學與生物正交化學成就助藥物開發示意圖

©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences