Chemie-Nobelpreis für Click-Chemie

Der Nobelpreis für Chemie geht in diesem Jahr an drei Forschende für Methoden zum besonders effizienten Aufbau von Biomolekülen und zum zielgerichteten Markieren von Zellstrukturen. Das teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Mittwoch in Stockholm mit. Professor Dr. Morten Meldal von der Universität Kopenhagen, Dänemark, und Professor Dr. Barry Sharpless vom Scripps Research Institute in La Jolla, USA, gelten als Vordenker der sogenannten Click-Chemie, mit der chemische Bausteine vergleichsweise einfach miteinander verbunden werden können. Professor Dr. Carolyn Bertozzi von der US-Universität Stanford entwickelte die Click-Chemie weiter und wendete sie in lebenden Organismen an, was als bioorthogonale Chemie bezeichnet wird. Für Sharpless ist es nach 2001 bereits der zweite Chemie-Nobelpreis.

Chemiker sind schon lange in der Lage, komplizierte Biomoleküle zu konstruieren, die beispielsweise als Arzneimittel eine gewünschte Wirkung entfalten. Das Problem dabei: Oft sind viele chemische Reaktionen notwendig und jeder Schritt kann den Vorgang ineffizienter machen. »Chemiker erreichen oft ihre herausfordernden Ziele, aber der Weg kann sowohl zeitaufwendig als auch teuer sein«, schreibt das Nobelkomitee.

Hier kommt die sogenannte Click-Chemie ins Spiel. Bei ihr werden Kohlenstoff-Gerüste genutzt, die sich vergleichsweise einfach über bestimmte Brücken miteinander verbinden lassen. Das Verfahren funktioniert ähnlich wie eine Rucksack-Schnalle, bei der ein Teil genau in das andere Teil passt. »Klickt« es einmal, ist die Verbindung fest. Auch wenn durch das Verfahren Moleküle nicht exakt so aufgebaut sind wie sie in der Natur vorkommen würden, erfüllen sie doch häufig ihre Funktion. 2002 stellten Meldal und Sharpless unabhängig voneinander die wohl berühmteste Click-Reaktion vor, die sogenannte Kupfer-katalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition. Die Reaktion ist sowohl in der Forschung als auch in der Industrie sehr beliebt, weil sich damit sehr einfach Moleküle verbinden lassen.

Bertozzi wiederum nutzte eine modifizierte Click-Reaktion – ohne giftige Kupferionen -, um bestimmte Zuckerketten sichtbar zu machen, die beispielsweise auf der Oberfläche von Zellen sitzen. Das Prinzip wird hierbei verwendet, um beispielsweise Farbstoffe ganz spezifisch an die Zuckerketten zu binden. Bertozzi war in der Lage, Zuckermoleküle mit Bindestellen auszustatten, mit denen keine anderen Biomoleküle der Zelle interagieren. Fachleute sprechen von bioorthogonalen Reaktionen.

Das Prinzip kann man zum Beispiel auch in der Krebsmedizin nutzen. Zunächst findet dabei ein spezifischer Antikörper eine Tumorzelle. In einem zweiten Schritt bindet per Click-Reaktion eine Molekül an den Antikörper, das beispielsweise die Krebszelle zerstören kann.

Die beiden verwandten Methoden Click- und bioorthogonale Chemie hätten »große Bedeutung für die medizinische Forschung und die Entwicklung und Produktion von Arzneistoffen«, betont der Verband der forschenden Pharma-Unternehmen in Deutschland (VfA) in einer Mitteilung anlässlich der Preisverkündung. Durch Click-Chemie ließen sich schnell zahlreiche unterschiedliche Moleküle erzeugen, wie sie in der Anfangsphase der Entwicklung neuer chemischer Wirkstoffe im Labor gebraucht werden. Die bioorthogonale Chemie ermögliche es nicht nur, zelluläre Vorgänge wie Molekülbewegungen oder RNA-Synthese zu beobachten und darüber Erkenntnisse zu Erkrankungen zu erlangen, sondern sei auch Grundlage von speziellen Krebsmedikamenten, den sogenannten Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten. Somit hätten beide Verfahren »längst einen festen Platz im Instrumentarium der bio-medizinisch und pharmazeutisch arbeitenden Unternehmen und Institute« eingenommen, heißt es vom VfA.

Die renommierteste Auszeichnung für Chemiker ist in diesem Jahr mit insgesamt zehn Millionen Kronen (rund 920.000 Euro) dotiert. Die feierliche Übergabe der Preise findet traditionsgemäß am 10. Dezember statt, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.