Tres investigadores que impulsaron una transformación en la química al idear la forma de unir moléculas “con un clic” como si fueran piezas de Lego, incluso dentro de organismos vivos, recibieron este año el premio Nobel de Química. Carolyn Bertozzi, Morten Meldal y Barry Sharpless fueron honrados por desarrollar reacciones químicas elegantes y eficientes para crear moléculas complejas en la industria farmacéutica. Estas técnicas se han utilizado en una serie de áreas de investigación, como en los tratamientos contra el cáncer, así como en la producción sostenible y rápida de polímeros para construir materiales. En particular, los medicamentos propuestos por Bertozzi se están probando actualmente para determinar su eficacia en las personas.
El Comité del Premio Nobel dijo el miércoles pasado que el premio fue otorgado «por el desarrollo de la química del clic y la química bio-ortogonal», describiéndolo como «un premio fantástico para un descubrimiento fantástico», que otorgó 10 millones de coronas suecas (7.300.000 bolívares) que se repartirá a partes iguales entre los ganadores.
¿Cómo funcionan el clic y la química bio-ortogonal? Es una forma de construir moléculas complejas como si se juntaran pequeños bloques. Los investigadores «han estado trabajando en métodos para tratar de conectar moléculas, bloques de construcción que encajan entre sí de manera muy simple y directa, esencialmente de la misma manera como se construye con piezas de Lego» dijo la Academia Sueca. «Puedes tener las piezas de Lego, unirlas y construir casas, herramientas o vehículos muy avanzados, incluso naves espaciales. Es lo mismo con esta química, aunque a un nivel muy, muy molecular».
Sharpless fue quien acuñó el término «química de clics» para describir reacciones que son rápidas, de alto rendimiento y limpias, lo que significa que no producen muchos productos secundarios indeseables. Una de las primeras «reacciones de clic», la cicloadición de azida-alquino catalizada por cobre, fue descubierta de forma independiente por Sharpless y Meldal, generando su propia rama de la química sintética.
La vida está llena de moléculas grandes y complicadas, y durante décadas los químicos habían tropezado repetidamente en sus esfuerzos por recrearlas. Muchos intentos dieron como resultado reacciones secundarias no deseadas, lo que hizo que los esfuerzos para sintetizar medicamentos útiles y materiales novedosos fueran lentos y costosos. La idea de Sharpless y Meldal fue tomar varias moléculas simples y agregaron cobre, lo que ayudó a que los pequeños bloques de construcción moleculares se combinaran en una forma más grande.
Al hacer clic en estas moléculas, los químicos pueden cambiar fácilmente el comportamiento de un material. Los componentes que se unen en un clic pueden mejorar la capacidad de una sustancia para conducir electricidad o repeler bacterias, e incluso llegar a «mapear” una secuencia de ADN. Los biólogos y químicos se dieron cuenta rápidamente de que las reacciones de clic podían ser una forma fantástica de producir pocos o ningún subproducto tóxico y además, estas pueden ocurrir rápidamente.
Uno de los inconvenientes de la propuesta inicial, es que el cobre es tóxico para los sistemas vivos. Carolyn Bertozzi ideó una solución para este problema eliminándolo de la reacción. Bertozzi obligó a la molécula a adoptar una estructura que contenía una gran cantidad de energía. La energía añadida hizo que la molécula “explotara” y se uniera rápidamente con otra molécula cercana, generando un compuesto más complejo.
Bertozzi se basó en la química del clic para desarrollar reacciones bio-ortogonales que operan de manera segura dentro de los organismos vivos sin alterar su bioquímica. El avance permitió a los científicos rastrear el movimiento de biomoléculas en las células y así desentrañar el complejo funcionamiento de la vida. En una entrevista de prensa, Bertozzi dijo que estaba absolutamente atónita al recibir la noticia. «Estoy sentada aquí, apenas puedo respirar» dijo.
Bertozzi es apenas la octava mujer en ganar el premio de Química en la historia del Nobel. En 2020, las profesoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna se convirtieron en las dos primeras mujeres en compartir el premio de Química por su trabajo en las «Tijeras Moleculares» utilizadas para editar el código genético.
Si bien ser honrado con un Nobel es bastante raro, el premio pone a Sharpless en un club aún más exclusivo de ganadores dobles. Es su segundo premio Nobel de Química, el primero en 2001 por su trabajo sobre «reacciones de oxidación catalizadas». A través de la historia de los Nobel, otros cuatro científicos han ganado dos premios: John Bardeen, Marie Curie, Linus Pauling y Fred Sanger.
¿Y qué hubo de nuevo en las otras ramas de las ciencias naturales? El lunes, el genetista sueco Svante Pääbo ganó el premio Nobel de Medicina por su trabajo pionero sobre el ADN antiguo, en particular, la secuenciación del código genético del neandertal, un pariente extinto de los humanos modernos. Mientras que el premio de Física fue otorgado el martes a tres científicos que realizaron experimentos innovadores sobre el entrelazamiento cuántico, el famoso fenómeno descrito por Einstein como «acción espeluznante a distancia». Su trabajo sentó las bases para la floreciente investigación sobre computadoras, redes y comunicaciones cifradas cuánticas.
Los premios Nobel de este año vincularon el pasado ancestral de la humanidad con la tecnología del futuro, creando grandes expectativas en los desarrollos científicos que están por venir.
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