Химический «Нобель»: четвёртый не лишний?

Почему одни учёные получают по две Нобелевские премии, а их коллеги остаются «за бортом» — поговорили с Юлией Горбуновой, академиком РАН.

— Юлия Германовна, расскажите, пожалуйста, в двух словах о недавней премии.

— Нобелевскую премию по химии в 2022 году присвоили американскому химику, профессору Стэнфордского университета Каролин Рут Бертоцци, датскому химику и профессору в Копенгагенском университете Мортену П. Мелдалу, а также американскому химику Карлу Барри Шарплессу, лауреату Нобелевской премии по химии 2001 года. Открытие, за которое была присуждена эта премия, связано с развитием так называемой «клик»-химии, позволяющей соединять различные функциональные фрагменты в единую молекулу. За счёт правильного дизайна двух фрагментов молекулы, хорошо распознающих друг друга, можно очень эффективно осуществлять их сшивку подобно тому, как при полёте в самолете вы прочно застёгиваете ремень безопасности. При этом у вас происходит звук «клик» и образуется замкнутая система. Основная особенность открытия состоит в том, что была найдена простая каталитическая система, позволяющая осуществлять эту реакцию в очень мягких условиях: в воде, при комнатной температуре.

— Для чего это нужно?

— Например, вам нужно доставить в клетку лекарство, и для этого необходим фрагмент молекулы, позволяющий осуществить так называемую адресную доставку. Известно, например, что сахара высокоафинны к клеткам. Используя «клик»-реакцию, можно «пришить» лекарство к сахарам, чтобы оно доставилось в целевые клетки.

Юлия Горбунова, академик РАН, главный научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, главный научный сотрудник Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН. Фото из личного архива.

Интересно, что сама реакция была известна давно и многие ею занимались, но она не была настолько эффективна и проводилась в органических средах. Именно в группе Шарплесса была найдена уникальная каталитическая система, состоящая из хорошо известного медного купороса, которым мы обычно обрабатываем растения для борьбы с вредителями, и аскорбиновой кислоты. Открытие стало началом большой химии, которая сделала эту реакцию применимой как в лабораторных условиях, так и в индустрии, и экологичной настолько, что её можно даже проводить в живой клетке, не повреждая её. В поиске этой уникальной каталитической системы ключевую роль сыграл наш соотечественник, выпускник Нижегородского университета Валерий Фокин.

— В чём же состоял его вклад?

— Работая в лаборатории профессора Шарплесса, в 2001 году именно Валерий Фокин занимался изучением различных каталитических систем для «клик»-реакции. В результате этого исследования появилась оптимальная пара веществ, о которых я говорила ранее (медный купорос и аскорбиновая кислота). Парадокс заключается в том, что на протяжении многих лет агентство Thomson Reuters, объявляя претендентов на Нобелевскую премию, неизменно говорило о том, что её дадут за «клик»-реакцию и её получат Шарплесс с Фокиным. Но сегодня, по-видимому, из-за общей мировой обстановки фамилия Фокина выпала из этого списка, что очень обидно и несправедливо.

— Почему вы считаете, что приоритет принадлежит именно им?

— В науке приоритет, как правило, определяется публикациями. В 2002 году вышла статья в ведущем химическом журнале Angewandte Chemie, в которой были описаны полученные группой Фокина результаты и открываемые ими перспективы. В этой статье два ответственных (corresponding) автора — Фокин и Шарплесс.

Работа второго нобелевского лауреата, Мортена Мелдала, вышла приблизительно в то же время, но в другом журнале, и там речь шла об этой реакции, но протекающей в органической среде, что далее не использовалось именно в контексте «клик»-химии. А третий нобелиат, Каролин Бертоцци, получившая премию за биоортогональную химию, просто показала, что эта реакция работает ещё и в клетке. Иначе говоря, она взяла уже разработанный процесс и доказала, что он не разрушает живую клетку. Если мы говорим не о премии, а об открытии, то приоритет, безусловно, за Фокиным и Шарплессом, для которого эта тематика была побочной, но группа Фокина работала в его лаборатории.

— Валерий Фокин продолжает этим заниматься?

— Да, он занимался этим много лет и продолжает по сей день. Он уехал из России в США в 1990-е годы и уже много лет американский гражданин. Тем не менее он всегда поддерживал связь с нашими научными учреждениями, бывал на наших конференциях, у него был мегагрант на Физтехе. Идеологию «клик»-реакции он везде пропагандирует на широком круге примеров, показывая, что это работает и в фармацевтической, и в полимерной промышленности, и в нефтехимии. То есть это некий универсальный химический инструмент, позволяющий легко конструировать сложные молекулы.

— Вы общались с ним после того, как было объявлено решение Нобелевского комитета?

— Мы списывались и с ним, и с другими коллегами. Я после объявления решения по премии находилась в подавленном состоянии, и этот неприятный осадок остался. Можно себе представить, каково всё это пережить человеку, которого каждый год в течение многих лет номинировали, и он остался без этой награды. Нам всем это очень обидно, но я считаю, что моя задача рассказывать об этом. На недавней лекции в рамках фестиваля «Наука 0+» я рассказывала об этом широкой аудитории, детям в том числе. К сожалению, уже не в первый раз люди, которые реально стояли у истоков либо активно участвовали в работе, эту премию не получали.

— Какие научные группы в нашей стране, работающие в этом направлении, вы бы отметили?   

— «Клик»-реакция стала настолько популярной и тривиальной, что ею пользуется практически любая синтетическая группа, работающая в органической химии. В этом-то и суть Нобелевской премии — создан инструмент, которым достаточно легко управлять, и это возможно делать в самых разных областях химии.

Например, работают в этом направлении представители нижегородской школы, на родине Валерия Фокина, в группе члена-корреспондента Алексея Федорова. Они синтезируют фотосенсибилизаторы и пришивают их к так называемым таргетным молекулам, которые доставляют фотосенсибилизатор в клетку — например, раковую. Это один из множества примеров. Реакция используется и в нашей научной группе для получения функционализированных производных порфиринов. За счёт возможности легко изменять архитектуру существующих молекул, вводить новые фрагменты, а значит получать новые свойства, «клик»-реакция используется в биологии, медицине и материаловедении, позволяя вводить метки в белки, нуклеиновые кислоты, сахара и другие биомолекулы, синтезировать новые полимерные материалы и многое другое.