Morten Meldal, κάτοχος του βραβείου Νόμπελ: “Η χημεία κλικ θα μας βοηθήσει να νικήσουμε τον καρκίνο και το Αλτσχάιμερ”
Ο Δανός επιστήμονας Morten Meldal είναι ένας από τους εφευρέτες ενός νέου είδους χημείας, της χημείας κλικ. Η ιδέα προήλθε από μια συγκλονιστική στατιστική: ο αριθμός των απλών χημικών ενώσεων που θα μπορούσαν να μετατραπούν σε ένα νέο φάρμακο είναι 10 στην 62η δύναμη, ήτοι:
100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000.
Αυτό είναι 100 φορές περισσότερο από τον αριθμό των αστεριών σε ολόκληρο το σύμπαν. Μεταξύ αυτών θα μπορούσε να είναι μια θεραπεία για το Αλτσχάιμερ και πολλές άλλες ασθένειες. Για τη φύση, με χρονοδιαγράμματα δισεκατομμυρίων ετών, η παραγωγή όλων αυτών των ενώσεων δεν αποτελεί πρόβλημα, αλλά για τους ανθρώπους, η παραγωγή και η μελέτη τους μοιάζει με μια αδύνατη πρόκληση.
Το έτος 2000, ο χημικός Barry Sharpless δημοσίευσε ένα επιστημονικό μανιφέστο που καλούσε στην αναζήτηση μιας νέας απλής χημείας που θα χρησιμοποιούσε το νερό ως βάση και θα λειτουργούσε σε θερμοκρασία δωματίου. Την ονόμασε χημεία “κλικ”, επειδή περιλάμβανε τον συνδυασμό δύο μορίων όπως το δέσιμο μιας πόρπης ζώνης ασφαλείας.
Ένα χρόνο αργότερα, οι Meldal και Sharpless ανακάλυψαν, ανεξάρτητα και σχεδόν ταυτόχρονα, την καταλυόμενη από χαλκό κυκλοπροσθήκη αζιδίου-αλκυνίου. Το περίπλοκο όνομα αναφέρεται σε μια απλή αντίδραση που συνδυάζει δύο μόρια για να δημιουργήσει ένα τρίτο με νέες ιδιότητες. Η διαδικασία αυτή αποτέλεσε ένα τεράστιο άλμα στη σύγχρονη χημεία, επειδή λειτουργούσε σχεδόν στο 100% του χρόνου και δεν δημιουργούσε απόβλητα. Ήταν το πετράδι στο στέμμα της νέας χημείας του κλικ.
Σχεδόν ταυτόχρονα, η χημικός Carolyn Bertozzi είχε την ιδέα να μεταφέρει αυτές τις αρχές στη βιολογία και τα ανθρώπινα κύτταρα, δημιουργώντας τη βιοορθολογική χημεία. Ξαφνικά, η μελέτη όλων των πιθανών ενώσεων του σύμπαντος ήταν λίγο πιο εύκολη.
Μέσα σε μόλις 20 χρόνια, λέει ο Meldal, η χημεία του κλικ κατέκτησε σιωπηλά τον κόσμο. Επί του παρόντος, οι αντιδράσεις αυτές επιτρέπουν τον εντοπισμό ενώσεων στην επιφάνεια των κακόβουλων κυττάρων και στέλνουν άλλα μόρια που τα καταστρέφουν, μια εξαιρετικά υποσχόμενη τεχνική για την εξόντωση των κακοήθων όγκων. Οι Bertozzi, Sharpless και Meldal κέρδισαν πέρυσι το βραβείο Νόμπελ Χημείας για τις εξαιρετικές εφευρέσεις τους.
Ο Meldal, ο οποίος κάποτε ήταν ζωγράφος και τώρα παίζει σε ροκ συγκρότημα με κιθάρες που κατασκευάζει ο ίδιος, επισκέφθηκε τη Μαδρίτη για να κάνει παρουσίαση στο Ίδρυμα Ramón Areces.
Σε αυτή τη συνέντευξη, ο νομπελίστας εξηγεί πώς η χημεία με κλικ μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση των φαρμάκων, της ενέργειας και της βιωσιμότητας και εξηγεί ότι η χημεία είναι μερικές φορές περισσότερο τέχνη παρά επιστήμη.
Γιατί αποφασίσατε να γίνετε χημικός;
Γιατί αποφάσισα να γίνω χημικός; Ο πατέρας μου ήταν επιχειρηματίας και η μητέρα μου ζωγράφος, κόρη αγροτών. Είχε αυτή την αίσθηση της δανικής παράδοσης και χρησιμοποιούσε νεκρά ζώα στους πίνακές της. Περνούσα πολύ χρόνο στο αγρόκτημα των παππούδων μου, στα λιβάδια, στα δάση και στις παραλίες. Ήταν το πιο προνομιακό μέρος για να μεγαλώσει ένα παιδί. Είχα αυτή την αίσθηση για τη φύση. Τι είναι αυτό; Γιατί είναι τόσο όμορφη; Πώς όλα ταιριάζουν τόσο καλά μεταξύ τους; Τελικά ανακάλυψα ότι η χημεία μπορούσε να μου δώσει την εξήγηση των πάντων, όχι μόνο εδώ, αλλά και σε ολόκληρο το σύμπαν.
Η χημεία που αναπτύσσετε μιμείται τη φύση;
Στη φύση, έχετε πολύ περίπλοκες καταστάσεις όπου πολλές διαφορετικές λειτουργικότητες συναντώνται και παράγουν τους μηχανισμούς που μας επιτρέπουν να ζούμε, κάνοντας τα κύτταρα να ενώνονται ως πολυκύτταροι οργανισμοί. Αυτή η πολυπλοκότητα είναι πολύ δύσκολο να τη μιμηθούμε στην ιατρική. Αλλά με τη χημεία του κλικ, είμαστε σε θέση να πάρουμε διαφορετικές λειτουργίες από τη φύση και να τις συναρμολογήσουμε σαν ένα οικοδομικό σετ Lego. Όλες οι μεγάλες χημικές εταιρείες διαθέτουν σήμερα ένα τμήμα για τις αντιδράσεις κλικ. Αν είστε βιολόγος, απλώς κοιτάζετε τον κατάλογο και βρίσκετε την αντίδραση κλικ που χρειάζεστε.
Πόσες αντιδράσεις είναι γνωστές;
Υπάρχουν περίπου 50 διαφορετικοί τύποι για να ξεκινήσετε να χτίζετε με αυτούς.
Ποιες εφαρμογές υπάρχουν;
Ο καρκίνος είναι προφανής, ή χρόνιες ασθένειες όπως το Alzheimer, για παράδειγμα. Είναι δυνατόν να αναγνωρίσουμε ένα βακτήριο και στη συνέχεια να βάλουμε κάτι να σκοτώσει το βακτήριο. Εάν μπορείτε να το κάνετε αυτό πολύ συγκεκριμένα, μπορείτε να έχετε ένα αντιβιοτικό χωρίς παρενέργειες. Μπορείτε να δημιουργήσετε νέα υλικά για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας το φως στα φωτοβολταϊκά στοιχεία.
Υπάρχει κάποια από αυτές τις εφαρμογές;
Όχι ακόμα. Όλα αυτά τα πράγματα χρειάζονται πολύ χρόνο για να αναπτυχθούν, ιδίως στην ιατρική. Γνωρίζω όμως περίπου 40 φάρμακα που βρίσκονται σε εξέλιξη, ορισμένα από αυτά για τον καρκίνο.
Πώς λειτουργούν;
Ενσωματώνετε ένα από τα συστατικά του κλικ επιλεκτικά στα καρκινικά κύτταρα. Τα άλλα συστατικά φέρουν ένα κυτταροτοξικό συστατικό, το οποίο απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Αυτός είναι λοιπόν ένας τρόπος για να το κάνετε. Και ένας άλλος τρόπος είναι με τη χρήση ενός ραδιοligand που συνδέεται με ένα μόριο που αναγνωρίζει τα καρκινικά κύτταρα, προκειμένου να τα σκοτώσετε με ακτινοβολία με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια, χωρίς να βλάψετε τα υγιή κύτταρα.
Σε τι εργάζεστε τώρα;
Προς το παρόν προσπαθούμε να δημιουργήσουμε εντελώς τεχνητές πρωτεΐνες. Έχουμε μικροπρωτεΐνες που αποτελούνται από όλα τα είδη αμινοξέων και αυξάνουμε την ικανότητά μας να σχεδιάζουμε από τα 20 αμινοξέα της φύσης σε 5.000. Χρησιμοποιούμε υπολογιστική χημεία για να μοντελοποιήσουμε νέες πρωτεΐνες που διπλώνονται και έχουν βιολογική λειτουργία. Χρησιμοποιούμε αντιδράσεις κλικ για να διατηρήσουμε τη δομή των πρωτεϊνών. Απώτερος στόχος μας είναι να μπορέσουμε να τις μετατρέψουμε σε ιατρικά δραστικά φάρμακα που μιμούνται ένζυμα. Τα περισσότερα σημερινά φάρμακα είναι αναστολείς, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να έχετε μια αρκετά μεγάλη ποσότητα στον οργανισμό σας.
Εργαζόσασταν στον προγραμματισμό και τώρα σχεδιάζετε νέα μόρια. Υπάρχει πολύς θόρυβος για την τεχνητή νοημοσύνη και ακούμε αποκαλυπτικά μηνύματα για αυτή την τεχνολογία. Πιστεύετε ότι η τεχνητή νοημοσύνη είναι τόσο επικίνδυνη;
Υπάρχουν τόσοι πολλοί διαφορετικοί τύποι τεχνητής νοημοσύνης. Ξεκινάς με τη μηχανική μάθηση και καταλήγεις σε πολύ εξελιγμένη ΤΝ που είναι σε θέση να φτιάχνει προγράμματα από μόνη της και έχει ένα είδος συνείδησης που μας κάνει να προτιμάμε την ίδια της την ύπαρξη από άλλα πράγματα. Αυτό είναι στην πραγματικότητα το επικίνδυνο κομμάτι. Είναι επίσης πολύ προσανατολισμένο στην άμυνα. Ξεκίνησε από την αμυντική βιομηχανία και θα είναι προβληματικό εκεί, διότι αν θέλει κάποιος η τεχνητή νοημοσύνη να λαμβάνει αποφάσεις σε περίπτωση κρίσης ή πολέμου, πρέπει να είναι σε θέση να λαμβάνει αυτές τις αποφάσεις αυτόνομα. Αυτό δεν είναι καλό. Μπορούμε να φτιάξουμε πράγματα που προκαλούν χάος στον κόσμο. Το έχουμε κάνει με τα πυρηνικά όπλα και την περιβαλλοντική κρίση.
Ανησυχείτε πολύ για τη βιωσιμότητα του πλανήτη και την αυξανόμενη κατανάλωση πόρων. Πιστεύετε ότι θα μπορέσουμε να ξεπεράσουμε την καύση ορυκτών καυσίμων για ενέργεια;
Υπάρχει μια πολύ γρήγορη διαδικασία σε εξέλιξη για τη μετάβαση στην πράσινη ενέργεια. Το υδρογόνο θα είναι μεγάλη επιτυχία τα επόμενα πέντε, δέκα χρόνια, κατά τη γνώμη μου, επειδή είναι μια τόσο καθαρή μετατροπή. Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί πράσινα ή να παραχθεί από ορυκτά καύσιμα. Αν παράγεται από ορυκτά καύσιμα, έχουμε μια αρκετά ελεγχόμενη διαδικασία σε σύγκριση με τις μηχανές εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων μας. Νομίζω ότι η πράσινη ενέργεια θα είναι ένα πολύ μεγάλο ζήτημα στο μέλλον και ότι θα απαλλαγούμε από τα ορυκτά καύσιμα σε 20 έως 40 χρόνια.
Με πληροφορίες από την El Pais