Nobel per la chimica, premiate le molecole a montaggio rapido

Il premio Nobel per la chimica del 2022 è stato assegnato allo statunitense Barry Sharpless, alla connazionale Carolyn Bertozzi e al danese Morten Meldal. Sharpless, Bertozzi e Meldal sono stati premiati per la scoperta e l’applicazione della cosiddetta «click chemistry», o chimica a scatto, e della chimica bio-ortogonale.

La chimica a scatto è una metodologia per creare molecole di grandi dimensioni in un modo più efficiente rispetto a quelli utilizzati fino a pochi anni fa. Gran parte dell’industria chimico-farmaceutica, infatti, assembla le molecole sfruttando reazioni successive di complessità crescente. Per compiere tutte le fasi produttive, è necessario utilizzare composti accessori, che partecipano agli stadi intermedi dell’assemblaggio ma che vanno scartati a fine processo. I metodi tradizionali di produzione di molecole complesse producono dunque una grande quantità di scorie, con pesanti ricadute sul piano dell’efficienza, dell’impatto ambientale e della convenienza economica. Nel 2001, appena vinto il suo primo premio Nobel – solo altri quattro scienziati ne hanno vinti due – Barry Sharpless iniziò a ricercare un modo più efficiente di assemblare i composti chimici di base e identificò alcune molecole capaci di legarsi con maggiore efficienza.

LA TECNICA DI CREARE molecole complicate a partire da questi mattoncini fu battezzata appunto «click chemistry». Tra il 2001 e il 2002, Sharpless e Meldal scoprirono indipendentemente che gli ioni di rame sono in grado di catalizzare la reazione tra un azide e un alchino (due reagenti). Inserendo i reagenti nelle molecole e aiutandosi con il rame, il «montaggio rapido» delle macromolecole diventava una realtà.
Oltre a rendere più efficiente la sintesi su scala industriale, la chimica a scatto ha anche applicazioni in cambio biomedico, di cui Carolyn Bertozzi è stata la pioniera. Negli stessi anni in cui Sharpless e Meldal elaboravano la «click chemistry», Bertozzi mise a punto tecniche simili da applicare in campo biochimico. La reazione tra azidi e alchini, per esempio, può essere utilizzata per legare una molecola di interesse a un’altra facile da identificare (per esempio, un composto fluorescente). Così si può verificare in laboratorio la presenza di una molecola in modo molto preciso.

QUESTO TIPO DI CHIMICA è detta «bio-ortogonale». «Ortogonale» è sinonimo di «perpendicolare», come un palo che a mezzogiorno non proietta la sua ombra. Analogamente, la chimica bio-ortogonale non interferisce con gli altri processi biologici – azidi e alchini non sono presenti in natura – e questo permette di studiare le cellule in pieno funzionamento senza interferenze. Carolyn Bertozzi riuscì a identificare le molecole presenti sulle membrane delle cellule cancerogene: in particolare, i glicani (un particolare tipo di carboidrati) che impediscono al sistema immunitario di riconoscerle e neutralizzarle. Oggi i suoi studi sono alla base di molti farmaci sperimentali per affrontare i tumori.
Dopo sei uomini, Bertozzi è la prima donna premiata dal Nobel 2022. La comunità Lgbtq però può dirsi ben rappresentata, dopo il Nobel per la medicina al bisessuale Svante Pääbo. Bertozzi, infatti, è molto ammirata nella comunità avendo dichiarato pubblicamente il suo orientamento lesbico già negli anni ’80, quando i coming out erano più rari e più difficilmente accettati in campo professionale.