Premio Nobel de Química 2022 para procesos más sencillos y funcionales

Los científicos Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal y K. Barry Sharpless han sido distinguidos con el Premio Nobel de Química 2022 "por el desarrollo de la química del clic y la química bioortogonal".

Según el fallo de la Reak Academia Sueca de Ciencias, el estadounidense Barry Sharpless (Scripps Research Institute) y el danés Morten Meldal (Universidad de Copenhague) han sentado las bases para una forma funcional de química, la química del clic, en la que los bloques de construcción moleculares se unen de manera rápida y eficiente. Carolyn Bertozzi ha llevado la química del clic a una nueva dimensión y comenzó a utilizarla en organismos vivos.

Durante mucho tiempo, los químicos se han visto impulsados por el deseo de construir moléculas cada vez más complicadas. En la investigación farmacéutica, esto a menudo ha involucrado la recreación artificial de moléculas naturales con propiedades medicinales. Esto ha dado lugar a muchas construcciones moleculares irables, pero generalmente consumen mucho tiempo y son muy caras de producir, expone la Academia en un comunicado.

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"El Premio de Química de este año trata de no complicar demasiado las cosas, sino de trabajar con lo fácil y sencillo. Las moléculas funcionales se pueden construir incluso siguiendo una ruta directa", dice Johan Aqvist, presidente del Comité Nobel de Química.

Barry Sharpless, quien ahora recibe su segundo Premio Nobel de Química -el primero fue en 2001 por haber conseguido obtener moléculas quirales ópticamente puras mediante la reacción de oxidación con catalizadores enantioselectivos-- , comenzó a rodar la pelota. Alrededor del año 2000, acuñó el concepto de química clic, que es una forma de química simple y confiable, donde las reacciones ocurren rápidamente y se evitan subproductos no deseados.

Poco después, Morten Meldal y Barry Sharpless, independientemente el uno del otro, presentaron lo que ahora es la joya de la corona de la química del clic: la cicloadición de azida-alquino catalizada por cobre. Esta es una reacción química elegante y eficiente que ahora es de uso generalizado. Entre muchos otros usos, se utiliza en el desarrollo de productos farmacéuticos, para mapear el ADN y crear materiales que sean más adecuados para su propósito.

La estadounidense Carolyn Bertozzi (Universidad de Stanford) llevó la química de clics a un nuevo nivel. Para mapear biomoléculas importantes pero esquivas en la superficie de las células (glicanos), desarrolló reacciones de clic que funcionan dentro de los organismos vivos. Sus reacciones bioortogonales tienen lugar sin alterar la química normal de la célula.

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Estas reacciones ahora se usan globalmente para explorar células y rastrear procesos biológicos. Utilizando reacciones bioortogonales, los investigadores han mejorado la orientación de los productos farmacéuticos contra el cáncer, que ahora se están probando en ensayos clínicos.

La química del clic y las reacciones bioortogonales han llevado a la química a la era del funcionalismo. Esto está trayendo el mayor beneficio para la humanidad, concluye el comunicado.

Según explica Ricardo Peña Silva, director del Laboratorio de Farmacología de la facultad de Medicina de Universidad de los Andes, las moléculas tienen “grupos funcionales” donde es más fácil que ocurra una reacción química. Ellos (los ganadores) buscaban grupos funcionales que permitieran controlar reacciones de forma predecible y eficiente. Y encontraron esto en las terminales tipo Azida y Alquino. Esto es como aprovechar las terminales o empates entre legos para conectar diferentes piezas y formar diferentes figuras. Aprovechando los empates entre moléculas se pueden formar sustancias complejas como fármacos. Y esto es lo que llaman la química Clic, y funciona muy bien en condiciones de laboratorio.

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Por otro lado, nuestras células están “decoradas” con algunos azúcares, llamados glicanos. Los científicos encontraron que se podían modificar algunos de estos azúcares de forma que tuvieran una terminal azida. Este fue el paso crítico para poder aplicar la química clic “en vivo” y demostrar que era posible controlar reacciones químicas específicas, en este caso, en la superficie de las células. El uso de este tipo de reacciones químicas, predecibles y controlables, en un organismo, destaca Peña Silva, hace posible diseñar medicamentos, o crear métodos diagnósticos, para enfermedades como el cáncer.

Al respecto, explica Diego Rojas, investigador y profesor de la Universidad CES, lo que hicieron los científicos fue crear un modelo que permite acelerar la investigación de forma fácil, pero con “aplicabilidad”. 

“Esta aplicación puede tener en el corto y mediano plazo muchísimo más impacto que otros desarrollos porque probablemente va a poder reducir el tiempo y el costo de las investigaciones, porque un 25 a 30 por ciento del desarrollo de medicamentos se lo lleva la fase inicial de desarrollo de moléculas. Ahí te bajas unos 4 a 5 años de investigación y un tercio del costo”, destacó Rojas.