诺贝尔化学奖揭晓：这些新概念有助于加速新药研发|新京报快评

2022年诺贝尔化学奖获得者贝尔火炬、奖牌和夏普锐斯。

照片/诺奖委员会官方网站

北京时间10月5日，瑞典皇家科学院宣布，将2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家卡罗琳贝尔托奇、卡尔巴里夏普锐斯和丹麦科学家莫滕奖章，以表彰他们对“点击化学和生物正交化学发展”的贡献。

今年诺贝尔化学奖的最大特点可能是让公众认识新概念、新内容。

点击化学和生物正交化学是什么？

点击化学和生物有机化学是化学家创造的两个术语，反映了现代化学的新内容。

点击化学，又称链接化学、速配结合化学，是2001年夏普利斯提出的一个概念，指通过小单元拼接，快速可靠地完成彩色分子的化学合成。

正交化学由贝尔炬于2003年创立，主要指发生在生物系统中不干扰内源生化过程的化学反应。

更值得注意的是，夏皮里斯在2001年获得了诺贝尔化学奖，但这次是他第二次获得。

这显然不是因为创造了新的化学术语，而是因为这个术语蕴含着丰富的科学内容，才能得到评委们的青睐和肯定。

瑞典皇家科学院认为，夏普利斯和奖牌为点击化学奠定了基础。

创造生物正交化学概念的贝尔托炬将点击化学提升到了新的维度，开始在生物体中使用。

当今，化学研究者往往对日益复杂的物质分子感到困惑，无论是自然的还是人工的，特别是在药物研究中，往往人工重构具有药用特性的天然分子。

这些分子结构复杂、耗时长、生产成本高。

点击化学的作用是简化复杂分子，通过直接途径构建功能分子。

点击化学的第一个灵感来自自然。

研究人员观察到，仅20多种氨基酸和10多种初级代谢产物，机体就可以通过连接上千万个这种类型的单元(氨基酸、单糖)合成蛋白质和多糖等非常复杂的生物分子。

同时，这种化学键有明显的趋势，主要通过形成碳-杂原子键来完成复杂的键。

这一发现对药物的开发和合成具有重要意义。

因此，夏普勒斯对点击化学的解释是，与其投入大量人力物力合成0.1毫克的复杂天然产物，不如用于开发高效合成资源的方法。

化学家不应该花很多精力来合成碳-碳键，而应该花更多的精力来制造碳-杂原子键。

这里的碳-杂原子键是释放高自由能的化学键合成，也就是点击化学。

2022年诺贝尔化学奖颁奖典礼。

图/新华社

点击化学在药物开发中有广泛的应用

在它的理论支持下，夏普利斯和奖牌完成了点击化学冠上珍珠工作——铜催化剂的叠氮-炔烃环加成反应。

这是一种简单有效的化学反应，目前广泛应用于药物开发，制备DNA分子，创造更适合用途的材料。

点击化学的一个更现实和可以理解的成果是用于艾滋病药物的开发。

由于艾滋病病毒的多变性，一直以来治疗艾滋病的给药方式都是“鸡尾酒”疗法，这意味着既要防止病毒耐药性，又需要不断开发新药来应对病毒的多变性。

艾滋病病毒有HIV-1和HIV-2两种，但主要是HIV-1引起疾病。

抑制HIV-1是目前艾滋病药物的主要机制。

自1995年以来，尽管已批准使用多种抑制剂，已有多种抑制剂进行临床试验，但病毒突变导致药物效应不稳定，表现明显。

而且，HIV-1的耐药率正在以令人担忧的速度增加。

基于点击化学反应，2006年，夏普里兹团队开发出了抑制HIV-1多种变异毒株复制的HIV-1蛋白酶抑制剂。

当然，HIV-1蛋白酶抑制剂的成功开发也依赖于多学科的知识，而点击化学在其中起着基础性的作用。

正交化学是点击化学的提高

贝尔火炬的贡献是将点击化学提高到了生物化学这个新水平。

为了在细胞表面描绘出重要但难以捉摸的生物分子——聚糖，贝尔特开发出了在活的生物体内工作的点击反应，即生物正交反应。

这个反应不会破坏细胞正常的化学反应。

这意味着可以通过生物正交反应实时研究生物体内的生物分子(糖类、蛋白质、脂质)。

此外，目前生物正交反应产生了许多化学偶联策略。

这些反应在全球范围内被用于探索细胞和跟踪生物过程。

另外，利用生物正交胶原学，研究人员也在改善癌药物的靶向性，目前正在临床试验中试验。

今年的诺贝尔化学奖意味着授予和正式批准点击化学和生物化学等新概念新内容的化学研究。

将来，通过这些反应可以简单有效地获得多样性分子。

另外，以点击化学和生物正交化学为代表的化学研究具有去除复杂性、高效和高可控性，以及出现产物的高立体选择性和稳定性，是当前和未来医药领域最具吸引力的发展方向，也是未来加速新药开发的最有效技术之一

说不定，将来治疗新型冠状病毒感染的药物，在点击化学和生物化学的基础上也有被突破的可能性。

执笔/张田勘(专栏作者) )。

编辑/迟道华

校对/杨许丽