Wissenschaft
Mit einem Klick zu neuen Arzneimitteln und Materialien: Der Chemienobelpreis geht in die USA und nach Dänemark

Den diesjährigen Nobelpreis in Chemie erhalten die Forscher Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal und K. Barry Sharpless für die Entwicklung von Methoden zum zielgerichteten Aufbau von Biomolekülen.

Jörg Zittlau
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Die drei Gewinner des Chemienobelpreises: Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal und K. Barry Sharpless (v. l.).

Die drei Gewinner des Chemienobelpreises: Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal und K. Barry Sharpless (v. l.).

Twitter / Nobelpreis

Der Nobelpreis in Chemie geht in diesem Jahr an Carolyn Bertozzi, Morten Meldal und Barry Sharpless. Sie erhielten den mit 915'000 Dollar dotierten Preis für die Entwicklung von Klick-Chemie und bioorthogonaler Markierung.

Zweifacher Nobelpreisträger: der US-Amerikaner Barry Sharpless am La Jolla Institute in Kalifornien.

Zweifacher Nobelpreisträger: der US-Amerikaner Barry Sharpless am La Jolla Institute in Kalifornien.

Scripps Research / Handout / epa

Marie Curie, John Bardeen, Frederick Sanger und Linus Pauling – nur wenige Wissenschafter erhielten bisher zwei Mal den Nobelpreis. Jetzt gibt es einen weiteren: Barry Sharpless. Seinen ersten Nobelpreis erhielt er im Jahre 2001 für seine Arbeiten zu bestimmten Oxidationsprozessen, und jetzt hat es den zweiten gegeben.

Laborunfall in jungen Jahren

Dabei verlief der Karrierestart des mittlerweile am kalifornischen Scripps-Research-Institut forschenden US-Amerikaners alles andere als glücklich: 1970 wurde er durch einen Laborunfall auf einem Auge blind. Doch das hinderte ihn nicht daran, in der Chemie den Durchblick zu behalten.

So prägte er 2001 – also just in dem Jahr, wo er seinen ersten Nobelpreis für ein anderes Thema bekam – den Begriff der sogenannten Klick-Chemie. Es handelt sich dabei um einfache und zuverlässige Reaktionen, die einerseits schnell ablaufen und andererseits unerwünschte Nebenprodukte zu vermeiden helfen, etwa dadurch, dass man sie problemlos abtrennen kann.

Nobelpreisgewinner Morten Meldal von der Universität Kopenhagen.

Nobelpreisgewinner Morten Meldal von der Universität Kopenhagen.

Philip Davali / ap

Zu den weiteren Kriterien der Klick-Reaktionen gehört, dass sie breit anwendbar sind und nur leicht zugängliche Ausgangsmaterialien und Reagenzien benötigen sowie unter einfachen Bedingungen ablaufen. Und ihre Produkte fallen in grosser Reinheit an und bleiben stabil, sodass man etwas von ihnen hat.

Das ist alles zusammen schon sehr anspruchsvoll. Aber im Jahre 2002 demonstrierten – unabhängig voneinander – Sharpless und Morten Meldal von der Universität Kopenhagen anhand der kupferkatalysierten Azid-Alkin-Cycloaddition (CuAAC), wie so etwas aussehen kann. Dieser Zungenbrecher ist jetzt vom Nobelpreiskomitee als «Kronjuwel der Klick-Chemie» geadelt worden.

Kein Kronjuwel mehr

Wobei die CuAAC mittlerweile wohl noch kostbar, aber nicht mehr selten wie ein Juwel ist. Denn sie wird bereits weltweit in der Herstellung von Arzneimitteln und Materialien angewendet. Und bei der Kartierung unseres Erbguts: Denn wenn es durch die CuAAC an der DNA zu Klick-Reaktionen kommt, hat man dort Markierungen, an denen man sich orientieren kann. Und das sind dann auch noch Markierungen, die keine Spuren in dem hochempfindlichen Genmaterial hinterlassen.

Weiterentwicklung durch Carolyn Bertozzi

Was bereits deutlich macht: Der Klick-Effekt lässt sich mittlerweile auch in lebenden Organismen nutzen. Und den Weg dazu bereitete Carolyn Bertozzi von der Stanford University in Kalifornien. Sie entwickelte eine Spezialform der Klicks, nämlich sogenannte bioorthogonale Reaktionen. Sie laufen im Inneren lebender Organismen ab, ohne dass es dort zu chemischen Turbulenzen kommt.

Wenn man also wissen will, wie bestimmte Proteine in einer Zelle arbeiten, kann man sie mit Hilfe der neuen Klicks markieren und beobachten, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen. Man kann aber auch die Klick-Markierungen nutzen, um etwa Krebsmedikamente zu ihrem genauen Einsatzort zu dirigieren. Das öffnet die Tore zu einer Krebsbehandlung mit weniger Nebenwirkungen.

Carolyn R. Bertozzi freut sich an der Stanford University über den Nobelpreis.

Carolyn R. Bertozzi freut sich an der Stanford University über den Nobelpreis.

Andrew Brodhead / Stanford University / epa

Wie heftig Nebenwirkungen sein können, hat die aus einer italienischen Familie stammende Bertozzi jetzt am eigenen Leibe erfahren können. Als man sie zur Preisverleihung nach Stockholm zuschaltete, erklärte sie: «Ich bin völlig überwältigt. Kann kaum atmen.» Aber es soll ihr wieder besser gehen. Bertozzi ist die erste Frau, der in diesem Jahr ein Nobelpreis zugesprochen wurde.