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5 Ottobre 2022
15:30

Il Premio Nobel per la Chimica 2022 va a Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal, K. Barry Sharpless

Chi sono i tre scienziati che hanno contribuito alla realizzazione di una tecnica che permette di costruire molecole complesse in modo veloce ed efficiente?

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Il Premio Nobel per la Chimica 2022 va a Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal, K. Barry Sharpless
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Da sinistra Karl Barry Sharpless, Carolyn R. Bertozzi e Morten Meldal.
Credits: Bengt Oberger, CC BY–SA 4.0, Kuebi = Armin Kübelbeck, CC BY–SA 3.0, University of Copenhagen.

Il 5 ottobre 2022 alle ore 11:45 si è svolta la cerimonia di assegnazione del Premio Nobel per la Chimica del 2022. Il premio è stato assegnato agli studiosi: Carolyn R. Bertozzi dell'Università di Standford (USA), Morten Meldal dell'Università di Copenhagen (Danimarca) e K. Barry Sharpless dell'Istituto di Ricerca Scripps presso La Jolla (USA). La vittoria del premio, traducendo le parole del Segretario Generale della Royal Swedish Accademy of Sciences, è dovuta allo sviluppo di "un ingegnoso strumento per la costruzione di molecole" che avrà grande impatto in ambito medico e farmaceutico. In questo articolo vediamo chi sono i tre scienziati, cosa hanno scoperto nel dettaglio e quali sono le applicazioni della loro scoperta per l'umanità.

Chi sono i tre Premi Nobel per la Chimica di quest'anno

Vediamo adesso chi sono i tre vincitori del Nobel per la Chimica del 2022.
Carolyn Ruth Bertozzi è una chimica statunitense, nata nel 1966 a Boston. Dopo gli studi ad Harvard e il dottorato a Berkley concentrati sul tema della sintesi chimica di una specifica categoria di zuccheri complessi composti da lunghe catene (degli analoghi agli oligosaccaridi), conclude anche un post-dottorato presso l'UC di San Francisco. Nel 1996 entra a far parte della UC della facoltà di Berkley, nel 2000 è ricercatrice per l'Howard Hughes Medical Institute e infine nel 2015 approda all'Università di Standford. Dal 2014 è anche capo della rivista scientifica ACS Central Science dell'American Chemical Society.
Nella sua carriera ha ricevuto numerosissimi riconoscimenti tra cui, sempre nel 2022, il Premio Wolf per la chimica. Oggi è Premio Nobel per lo sviluppo della chimica bioortogonale.

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Standford University

Morten Meldal è un chimico danese, nato nel 1954. I suoi studi si realizzano presso l'Università Tecnica della Danimarca (DTU) in cui completa un dottorato di ricerca in Ingegneria Chimica. Anche nel suo caso il focus della ricerca è inizialmente sulla sintesi degli oligosaccaridi, dopodiché negli anni '80 studia a Cambridge e dal 1996 è diventato Professore presso la DTU. Dal 1997 è capo di un centro di ricerca: il Centro di Chimica Organica in Fase Solida e Reazione Enzimatica (SPOCC).
Anche il suo è un curriculum pieno di riconoscimenti nell'ambito della ricerca che arrivano oggi a uno dei punti più alti: il Nobel per lo sviluppo di una cosiddetta "click reaction" fondamentale per la costruzione di nuove molecole e di cui vi parleremo nel prossimo paragrafo.

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Istituto di Ricerca Scripps. Credits: Biomedicalbuff, CC BY–SA 4.0

K. Barry Sharpless è un chimico statunitense nato a Philadelphia nel 1941 ed è al suo secondo Premio Nobel. Il Professore di chimica presso l'Istituto di Ricerca Scripps ha studiato prima al Dartmouth College e poi consegue il dottorato presso la Standford University, arrivando a concludere un post-dottorato nell'Università di Harvard. Ha una laurea ad honorem anche da parte dell'Università della Tecnica di Monaco e il suo primo Nobel lo conquista nel 2001 per i suoi studi sulle "reazioni di ossidazione attivate da catalisi chirale". La doppietta avviene a distanza di 21 anni: oggi arriva il secondo Nobel per aver pensato e dato vita per la prima volta al concetto di "click chemistry" rivoluzionando l'intero panorama della chimica.

Il premio assegnato per la "click chemistry" e la "chimica bioortogonale"

Durante la cerimonia di assegnazione è stata proposta una spiegazione semplificata e comprensibile di quanto è stato scoperto dai tre chimici.
Il tutto inizia con Barry Sharpless il quale conia nel 1998 il termine "click chemistry" traducibile in italiano con "chimica a scatto", si tratta di un concetto applicabile a una serie di reazioni che avvengono in modo estremamente efficiente: la reazione che si instaura tra due molecole fa sì che il loro legame sia particolarmente robusto. Dobbiamo immaginare le molecole in gioco come se fossero i due lembi di una cintura di sicurezza dell'aereo che quando si agganciano producono un "click", un legame stretto e resistente.

Morten Meldal scopre proprio una delle reazioni che fanno parte del grande gruppo della chimica a scatto. Si tratta di una reazione in cui si aggancia un azoturo (composto da azoto e un metallo o un gruppo organico) a un alchino (ovvero un composto organico costituito solo da carbonio e idrogeno), ma per farli reagire in modo estremamente efficace si utilizza anche il rame, che fa da catalizzatore (ovvero velocizza il processo). In questo modo si ottiene un composto chiamato triazolo, estremamente stabile nei suoi legami.

Il problema di questa reazione sta nel fatto che non può essere utilizzata per le cellule dei viventi: il rame rende la reazione tossica. Qui subentra l'apporto della Dottoressa Bertozzi che ha coniato le reazioni bioortogonali. Si tratta di reazioni che fanno sempre parte della click chemistry, ma non sono tossiche e possono essere quindi utilizzate per creare collegamenti a molecole biologiche,  che entrano e si agganciano alle cellule dei viventi.

I vantaggi della scoperta

I benefici di questa scoperta, che uno dei membri della commissione ha definito "di grande impatto per tutto il genere umano", sono moltissimi e vanno dai vantaggi in ambito medico (diagnostici e terapeutici) a quelli in ambito farmaceutico o di creazione di nuovi materiali sfruttando il legame estremamente stabile generato. In generale i pro si possono dividere in due macro-gruppi in base all'aspetto specifico preso in considerazione.
La click chemistry, apporta vantaggi se applicata a:
– lo sviluppo farmaceutico;
– il sequenziamento del DNA;
– lo sviluppo di nuovi materiali.
Le reazioni bioortogonali possono essere applicate invece a:
– lo studio delle interazioni tra le molecole;
– lo studio dei processi messi in atto da specifiche patologie;
– lo sviluppo di farmaci che abbiano target specifici.

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Camilla Ferrario
Redattrice
L’universo è un posto strano e il modo che abbiamo di abitarlo cattura continuamente la mia attenzione. “Sii curiosa” è il mio imperativo: amo provare a ricostruire indizio per indizio il grande enigma in cui ci troviamo. Sono laureata in Filosofia, ho fatto la speaker in una web radio e adoro il true crime. Di cosa non posso fare a meno? Del dialogo aperto con gli altri e della pasta alle vongole.
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