Carolyn Bertozzi, Barry Sharpless und Morten Meldal werden für ihre Beiträge zur Entwicklung von Methoden zum zielgerichteten Aufbau von Molekülen ausgezeichnet, der sogenannten Click-Chemie. Sharpless und Meldal haben dem Nobelkomitee der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften zufolge deren Grundlagen gelegt.

Sie teilen sich den Preis mit Bertozzi, die als erste Frau in diesem Jahr ein Nobelpreis bekommt. Diese habe die Click-Chemie in eine neue Dimension geführt und sie an lebenden Organismen eingesetzt. Zudem habe sie sogenannte bioorthogonale Reaktionen erforscht.

Sharpless erhält Chemie-Nobelpreis zum zweiten Mal

Erhält zum zweiten Mal den Nobelpreis nach 2001: Barry Sharpless

Der 81-jährige Sharpless erhält als fünfter Forscher überhaupt zum zweiten Mal einen Nobelpreis. Er war bereits 2001 mit dem Chemie-Nobelpreis geehrt worden. Laut Nobelkomitee habe er die Entwicklung der Click-Chemie um das Jahr 2000 herum ausgelöst, indem er eine einfache und verlässliche Form der Chemie geprägt habe, die schnelle Reaktionen ermögliche und unerwünschte Nebenprodukte vermeide. Er und Meldal von der Universität Kopenhagen hätten kurz darauf unabhängig voneinander eine chemische Ringschlussreaktion präsentiert. Diese werde heute beispielsweise eingesetzt, um Medikamente zu entwickeln und DNA abzubilden.

Bertozzi, die an der Stanford-Universität forscht, habe diese Technik dann genutzt, um Biomoleküle auf Zelloberflächen zu kartographieren. Dafür habe sie Click-Reaktionen entwickelt, die innerhalb lebender Organismen funktionieren und ablaufen, ohne die normale Chemie der Zellen zu stören. Diese Reaktionen würden heute weltweit eingesetzt, um Zellen zu erforschen und biologische Prozesse zu verfolgen. Durch den Einsatz bioorthogonaler Reaktionen hätten Forscher den zielgenauen Einsatz von Krebsmitteln verbessert, die derzeit getestet würden. Unter den Wissenschafts-Nobelpreisträgern 2022 war Bertozzi die einzige Frau.

Einfacher und schneller Bau komplexer Moleküle

Mithilfe der Click-Chemie lassen sich molekulare Bausteine schnell und effizient zusammenfügen. Das ist beispielsweise in der Entwicklung von Arzneimitteln von Nutzen: Hier ist oft das Ziel, natürliche Moleküle mit einer bestimmten medizinischen Wirkung künstlich nachzubilden. Die Herstellung solcher Moleküle kostet mit herkömmlichen Methoden jedoch meist viel Zeit und Geld. Komplexe Moleküle müssen in vielen Schritten aufgebaut werden, und bei jedem Schritt entstehen unerwünschte Nebenprodukte. Diese Nebenprodukte müssen nach jedem Schritt erst entfernt werden. Der Materialverlust kann letztlich so groß sein, dass für die Moleküle, die das eigentliche Endergebnis sein sollen, kaum etwas übrig bleibt.

Sharpless war daher der Ansicht, Chemiker sollten damit aufzuhören, den Bau natürlicher Moleküle zu imitieren. Die Alternative sollten chemische Reaktionen sein, in der Anwesenheit von Sauerstoff und in Wasser, einem billigen und umweltfreundlichen Lösungsmittel, funktionieren. Dieser Forderung entsprach die kupferkatalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition, die Morten Medal in seinem Labor entdeckte und heute fast zum Synonym für die Click-Chemie geworden ist, so das Nobelkomitee. Bei dieser sorgt der Zusatz von Kupfer dafür, dass sich zwei Molekülbausteine wie mit einem Click miteinander verbinden.

Click-Chemie im lebendigen Körper

Carolyn Bertozzi gelang es, Click-Chemie-Reaktionen in lebendigen Zellen ablaufen zu lassen.

Basierend auf diesen Erkenntnissen entwickelte Bertozzi Click-Reaktionen mit dem Ziel, wichtige, aber schwer fassbare Moleküle auf der Oberfläche von Zellen, sogenannte Glykane, zu kartieren. Ihre bioorthogonalen Reaktionen laufen im Inneren lebender Organismen ab, ohne die normale Chemie der Zelle zu stören. Diese Reaktionen werden nun weltweit eingesetzt, um Zellen zu erforschen und biologische Prozesse zu verfolgen. Mit Hilfe bioorthogonaler Reaktionen haben Forscher die Zielgenauigkeit von Krebsmedikamenten verbessert, die nun in klinischen Versuchen getestet werden.

Im vergangenen Jahr waren der Deutsche Benjamin List und der Amerikaner David MacMillan für die Entwicklung der asymmetrischen Organokatalyse mit dem Chemie-Nobelpreis geehrt worden.

Deutsche Preisträger und Preisträgerinnen