KI-forskare om Nobelpriset i kemi: ”Jätteroligt och väntat”
K. Barry Sharpless, Morten Meldal och Carolyn R. Bertozzi tilldelas 2022 års Nobelpris i kemi för utvecklingen av klickkemin, ett enkelt sätt att bygga molekyler. Flera KI-forskare använder dagligen tekniken i sin forskning och en är medförfattare till en vetenskaplig studie med en av pristagarna. Här kommenterar de årets kemipris.
– Det är förstås jätteroligt att detta belönas med ett Nobelpris, men det var ganska väntat eftersom det finns många coola användningsområden och det är ett fantastiskt verktyg för biologiska upptäckter, säger Simon Elsässer, senior forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, som använder klickkemi för att studera olika proteiner i våra celler.
Idag kan klickreaktioner bland annat användas i levande organismer för att kartlägga hur proteiner och andra biomolekyler fungerar i cellen. Men metoden har också tydliga medicinska tillämpningar som att diagnostisera och behandla cancer och leverera läkemedel till rätt plats i kroppen.
Det var Barry Sharpless som år 2000 myntade begreppet klickkemi, som innebär att molekylära byggstenar snabbt och effektivt klickar i varandra och kopplas samman. Oberoende av varandra upptäckte han och Morten Meldal den reaktion som har blivit närmast synonym med klickkemin, den kopparkatalyserade azid-alkyn cykloadditionen. Metoden bygger på att alkyner och azider reagerar mycket effektivt med varandra om man tillsätter kopparjoner. Genom att fästa alkyner på en molekyl och azider på en annan kan man därför koppla ihop molekyler och bygga nya.
Används över hela världen
Metoden var lika enkel som genial och fick snabbt en enorm spridning på forskningslaboratorier och inom industrin. Klickkemi används numera över hela världen för att skapa alltifrån smarta material med helt nya egenskaper till läkemedel som optimeras för att kunna behandla sjukdomar på nya sätt.
Men innan metoden kunde användas i levande organismer behövde den förfinas för just det ändamålet, och det var Carolyn Bertozzis viktiga bidrag. Eftersom koppar är giftigt för allt levande utvecklade hon en kopparfri klickreaktion kallad spänningsdriven azid-alkyn cykloaddition. Hon visade sedan att den går att använda för att spåra glykaner, en typ av kolhydrater som sitter på ytan av proteiner och celler och som har betydelse för många biologiska processer. Metoden innebar att hon matade celler med en modifierad sockerart som hade ett kemiskt ”handtag” i form av en azid och som då byggdes in i glykanerna. I nästa steg utnyttjade Bertozzi en molekyl fäst till en grönlysande molekyl och en alkyn. När alkynen sedan klickades ihop med aziden blev det möjligt att se glykanerna på cellytan.
– Själva kemin fungerar fantastiskt bra i biologiska system eftersom det är en så kallad bioortogonal reaktion som inte stör cellernas naturliga processer. Det hon från början utvecklade för kolhydrater fungerar även för lipider och nästan alla slags biomolekyler som finns i cellen. I min forskning använder jag tekniken för att studera receptorer på cellytan som är viktiga för hur cellen kommunicerar med sin omgivning samt små proteiner som reglerar celltillväxt och därmed kan vara attraktiva måltavlor för cancerbehandling, säger Simon Elsässer.
Viktigt verktyg inom cancerbehandling
Inom det medicinska området är cancerbehandling en av de tillämpningar som kommit längst. Bland annat pågår försök med klickbara antikroppar som är riktade mot olika tumörer och som kan guida cancerbehandlingen till tumören så att friska celler skonas. Först får den klickbara antikroppen binda till tumören och i nästa steg tillsätts själva behandlingen så att klickreaktionen sker på plats i kroppen. Det gör att exempelvis en cellgiftsbehandling, som annars slår brett mot kroppens celler, riktas specifikt mot cancercellerna.
– Det är en mycket spännande teknologi med direkta konsekvenser för människors hälsa. Behandlingen testas just nu i kliniska prövningar på människa, säger Simon Elsässer.
Leo Hanke: En legoliknande teknik
Även Leo Hanke, biträdande lektor vid institutionen för medicin, Solna, har använt klickkemi i sin forskning, bland annat om sars-cov-2, viruset som orsakar sjukdomen covid-19. Han beskriver det som en närmast legoliknande teknik för att sätta ihop molekyler, vilket möjliggör för forskare att vara mycket kreativa i sitt arbete.
– Jag blev såklart väldigt glad över nyheten igår morse. Det är så välförtjänt! Det är fantastiskt att se Bertozzi, Meldal och Sharpless få detta erkännande för en kemisk reaktion som vi använder nästan varje dag i labbet.
– Klickkemi tillåter oss att smälta samman vilken molekyl som helst med våra proteiner och nanokroppar, vilket gör dem otroligt mångsidiga och användbara. När det gäller de studier vi gjort på sars-cov-2 har vi använt klickkemi för att skapa så kallade multivalenta nanokroppar och antikroppar för att avsevärt öka deras förmåga att neutralisera viruset, men också för att förändra egenskaperna hos våra proteiner på andra sätt.
Mattias Carlsten om hans sampublicering med Bertozzi
En som publicerat en vetenskaplig artikel ihop med en av Nobelpristagarna, Carolyn Bertozzi, är läkaren och KI-forskaren Mattias Carlsten vid institutionen för medicin, Huddinge. Den studien handlade om ett nytt tillvägagångssätt för behandling av benmärgscancer, där den Nobelprisbelönade-tekniken inte användes. Däremot fick Mattias Carlsten inblick i vad som gör Carolyn Bertozzi till en framgångsrik forskare.
– Jag upplever att hon är genuint intresserad av vetenskap och av att driva forskningen framåt. Från vårt samarbete framstår hon som väldigt positiv, engagerad och intresserad av att hjälpa andra att lyckas. Det är en väldigt rolig del av jobbet som forskare, att man får träffa så många begåvade människor som ligger i forskningens framkant, säger Mattias Carlsten.
Mer om kemipristagarna
Carolyn R. Bertozzi är född 1966 i USA. Fil.dr 1993 vid UC Berkeley, California. Anne T. och Robert M. Bass Professor vid Stanford University, California.
Morten Meldal är född 1954 i Danmark. Fil.dr 1986 vid Danmarks Tekniske Universitet, Lyngby. Professor vid Københavns universitet.
K. Barry Sharpless är född 1941 i Philadelphia, Pennsylvania. Fil.dr 1968 vid Stanford University, California. W. M. Keck Professor vid Scripps Research, La Jolla, California.