Gabriela Pérez*
El Premio Nobel de Química 2022 fue otorgado a Barry Sharpless y Morten Meldal por la Click Chemistry, y a Carolyn Bertozzi por la química bioortogonal. La síntesis química es uno de los campos más ricos de la Química, y por ello es uno de las disciplinas más galardonadas con el Nobel.
Muchos podríamos decir que la Química es hermosa, y lo es, pero algunas reacciones son tan, tan complicadas, que es fácil tener el deseo de que fuesen tan fáciles como hacer clic con dos broches. Con este deseo K. Barry Sharpless propuso Click Chemistry (química en un clic), una nueva rama de la química combinatoria que permite sintetizar sustancias así, con la misma facilidad con la que los niños construyen diferentes estructuras con piezas de LEGO. Expuso la idea en un congreso científico en 1999 y la publicó en 2001 en la prestigiosa revista Angewandte Chemie International Edition, junto con sus colegas Hartmuth Kolb y M.G. Finn.
OCHO MUJERES GANADORAS DEL NOBEL DE QUÍMICA
En el año 1901 se hizo entrega de los primeros Premios Nobel según el testamento de Alfred Nobel, fallecido cinco años antes. Tan solo dos años más tarde la primera mujer pronunciaba el discurso de agradecimiento tras la recepción del galardón. Era el año 1903, y la protagonista era Marie Curie. Desde entonces, más de 50 mujeres han sido premiadas en las diferentes categorías de los Premios Nobel. Únicamente 8 lo han sido en Química.
Para entenderla, supongamos que se pueden programar dos personas a fin de que se gusten exclusivamente, para que se encuentren de forma rápida y se junten entre la muchedumbre porque unidas son más fuertes, mejores. Esta especie de flechazo provocado, trasladado a las moléculas, es lo que se conoce como Click Chemistry: programar en términos químicos moléculas para que se reconozcan y, como piezas de un rompecabezas, encajen a la perfección.
La Click Chemistry está basada en reacciones sencillas entre bloques básicos que funcionan de manera segura, confiable y con alto rendimiento; como si los componentes básicos hicieran clic y ¡listo! El artículo en el que se presenta describe los conceptos claves que caracterizan la Click Chemistry y que permiten diferenciarla del resto de la síntesis química. Entre dichas propiedades destaca que fueran insensibles al agua y al oxígeno, es decir, que se pudieran llevar a cabo en ambientes biológicos.
Para ejemplificarlo presentaron una serie de reacciones ya conocidas que cumplían con estos criterios. Entre ellas está la cicloadición de alquino-azida catalizada por cobre (CuAAC), una reacción estudiada por Morten Meldal y Christian W. Tornøe, en 2001. Sharpless, Fokin y su grupo descubrieron que el Cu(I) actuaba como un catalizador excelente, capaz de acelerar la reacción de cicloadición en un factor de diez millones. La reacción CuAAC se convirtió entonces en el sinónimo de la Click Chemistry.
El éxito de la Click Chemistry generó un enorme interés entre los químicos orgánicos y bioquímicos, pero como los iones de cobre son tóxicos para las células vivas había que buscar una alternativa.
5 PERSONAS QUE HAN GANADO DOS VECES EL PREMIO NOBEL
I. Marie Curie
Es la única mujer de la lista, fue la primera persona en recibir dos Premios Nobel y la primera mujer en hacerse con el prestigioso galardón. En 1903 recibió el Nobel de física, junto a Antoine Henri Becquerel y Pierre Curie, por sus investigaciones sobre los fenómenos de radiación. Ocho años después, en 1911, recibió el de química por su descubrimiento de los elementos radio y polonio, por el aislamiento del radio, su estudio de la naturaleza y los compuestos de ese elemento.
II. John Bardeen
Fue un físico e ingeniero estadounidense que trabajó en la Universidad Illinois y es el único científico que ha ganado un doble Nobel de física. El primero lo recibió en 1956, junto a William B. Shockley y Walter H. Brattain, por su aporte a la invención del transistor, un amplificador de semiconductores que revolucionó la radio y la telefonía, permitiendo la amplificación de señales eléctricas. El segundo Nobel lo recibió 16 años después. Fue en 1972, junto a Leon Neil Cooper y John Robert Schrieffer, por su teoría cuántica de la superconductividad desarrollada, también conocida como BCS.
III. Linus Carl Pauling
Fue un químico estadounidense que se destacó por su activismo y ganó el Nobel en dos categorías distintas. El primero fue el Nobel de química, en 1954, por su investigación sobre la naturaleza del enlace químico. Fue uno de los pioneros en utilizar la mecánica cuántica para comprender y describir la forma en que los átomos se unen para formar moléculas. El segundo fue el Nobel de paz, en 1962, por su lucha contra la carrera de armas nucleares entre Oriente y Occidente. Lo recibió oficialmente al año siguiente, en 1963.
IV. Frederick Sanger
Fue un bioquímico inglés que estudió en la universidad de Cambridge. En 1958 recibió el primero por su trabajo sobre la estructura de las proteínas, especialmente la de la insulina. 21 años después, en 1980, ganó su segundo Nobel de química, junto a Paul Berg y Walter Gilbert, por sus contribuciones a la determinación de secuencias de bases en ácidos nucleicos, una técnica de secuenciación de ADN que aún se utiliza.
V. Barry Sharpless
Karl Barry Sharpless, de 81 años de edad, es un químico estadounidense que ha desarrollado su trabajo con un enfoque “creativo” de la ciencia, que algunos han llamado como “química lego” o “química clic”. Sharpless, que actualmente es profesor del Instituto Scripps, ha basado su trabajo en el teorización y posterior ejecución de lograr métodos para que las moléculas se puedan unir unas a otras. Por eso él mismo llamó a este proceso “química clic”, en el que se puede lograr que una molécula, mediante un proceso de catalización, se una a otra y cree elementos que antes eran muy difíciles de conseguir. Sharpless recibió en 2001 el Nobel de química por esta teoría. En 2022 lo recibió de nuevo porque grupos separados de científicos -uno liderado por el propio Sharpless- lograron demostrar la eficacia de la teoría propuesta 21 años atrás. De esta manera se convirtió en el segundo científico, junto a Frederik Sanger, en recibir dos veces el premio Nobel de química.
Imaginen un concierto en el que hay miles de personas vestidas de colores, y únicamente dos están vestidas de blanco. En este concierto, una de ellas tiene azida y la otra alquino, y gracias a esto son capaces de encontrarse fácilmente, gustarse y acoplarse, sin rozar a los demás. Esto en química se llama unirse de forma ortogonal. Crear una molécula a través de la unión de otras dos no es sencillo. Hay muchos sitios por donde se pueden unir, pero para obtener un resultado concreto es necesario que se unan mediante un sitio específico. Es muy importante que exista esa programación de manera que la unión sea por ahí y no por otro lugar, y para que una molécula se una a la que se quiere y no a terceras. Ahora imaginen un organismo vivo con millones de moléculas. Carolyn R. Bertozzi demostró que también aquí era posible aplicar la Click Chemistry, esto es, modificar células de manera selectiva. El término ortogonal se usa en química orgánica para referirse a las reacciones químicas que afectan a un solo grupo funcional de un péptido o una proteína que tiene muchos grupos funcionales; las reacciones ortogonales son muy selectivas y solo afectan a un grupo, estando los demás grupos de las macromoléculas protegidos. La química bioortogonal logra una doble reacción ortogonal, es decir, dos reacciones que actúan de forma simultánea sobre dos grupos de una molécula, sin tropezarse entre ellas, y además sin interferir con ninguno de los demás grupos funcionales de dicha molécula.
En resumen, la extrapolación del concepto al medio biológico —la química bioortogonal— se usa para entender cómo se comportan determinadas moléculas naturales, pero también para conseguir fármacos más potentes, por ejemplo, uniendo anticuerpos con enzimas o compuestos citotóxicos. Una forma dual de atacar el cáncer.
La flexibilidad y selectividad que permiten tanto la Click Chemistry como la química bioortogonal han convertido el trabajo de los galardonados en una herramienta estándar que se emplea en muchas ramas de la ciencia. Así, se usan de forma habitual para el desarrollo de inhibidores de enzimas y ligandos de receptores, productos farmacéuticos (agentes anticancerígenos, antimicrobianos, etc.), herbicidas, fotoestabilizadores, moléculas para diagnóstico y detección, retardadores de corrosión, matrices de regeneración de tejidos, síntesis de polímeros, y para el estudio de muchísimos procesos biológicos complejos en las células vivas. Sin duda, muchas vidas se salvarán gracias al trabajo de estos galardonados con un merecido Premio Nobel.
*GABRIELA PÉREZ AGUIRRE
Estudió ingeniería química en la Facultad de Química de la UNAM. Es autora de libros de texto de física y química a nivel secundaria y de química a nivel bachillerato. Colaboró en la concepción, desarrollo y edición de libros de texto, interactivos y guiones para la red EDUSAT, del Instituto Latinoamericano para la Comunicación Educativa (ILCE). Formó parte del equipo editorial de la Revista Ciencias, de la Facultad de Ciencias de la UNAM.
