Wenn Moleküle Klick machen: Nobelpreis für effiziente, zukunftsweisende Methode

Drei Wissenschaftler aus den USA und Dänemark werden für die Entwicklung der Click-Chemie geehrt. Mit Carolyn Bertozzi ist endlich auch wieder eine Frau dabei.

Bekanntgabe der Chemie-Nobelpreisträger 2022 in Stockholm. Auf dem Bildschirm oben von links: Carolyn Bertozzi, Morten Meldal und Barry Sharpless.
Bekanntgabe der Chemie-Nobelpreisträger 2022 in Stockholm. Auf dem Bildschirm oben von links: Carolyn Bertozzi, Morten Meldal und Barry Sharpless.dpa/Christine Olsson

Manchmal gibt es erstaunlich einfache Lösungen, auch in der Chemie. Zumindest sehen das Experten so. Den diesjährigen Nobelpreis für Chemie erhalten Carolyn Bertozzi und Barry Sharpless (USA) sowie Morten Meldal (Dänemark) für die Entwicklung der Click-Chemie. Diese bietet einen sehr effektiven Weg, Moleküle zu verbinden. Es mache nur klick – „und die Moleküle sind aneinander gekoppelt“, heißt es in der Darstellung der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften zur Nobelpreis-Verkündung am Mittwoch.

Es gibt zwei Besonderheiten: Mit der 56-jährigen amerikanischen Biochemikerin Carolyn Bertozzi erhält wieder einmal eine Frau den Chemie-Nobelpreis. Man könnte sagen: Die Frauen ziehen nach. Mehr als sechs Jahrzehnte seit 1901 brachte das Fach nur zwei Nobelpreisträgerinnen hervor: Marie Curie (1911) und deren Tochter Irène Joliot-Curie (1935). Inzwischen gibt es unter 183 Menschen, die den Chemie-Nobelpreis erhielten, sieben Frauen. Sie kamen vor allem in den letzten 14 Jahren hinzu. Erst 2021 waren es die in Berlin wirkende Mikrobiologin Emmanuelle Charpentier und die Amerikanerin Jennifer Doudna.

Die zweite Besonderheit: Der Chemiker Barry Sharpless erhält den Nobelpreis zum zweiten Mal. Er bekam ihn bereits 2001 für Arbeiten zu bestimmten chemischen Reaktionen, die nach ihm benannt sind. Neben dem Briten Frederick Sanger ist er nun der Einzige, der zwei Chemie-Nobelpreise erhielt.

Leidenschaft als Motor fürs Denken und Handeln

„Barry Sharpless und Morten Meldal haben den Grundstein für eine funktionelle Form der Chemie – die Click-Chemie – gelegt, bei der molekulare Bausteine schnell und effizient zusammenschnappen“, erklären die Nobel-Laudatoren. „Carolyn Bertozzi hat die Click-Chemie in eine neue Dimension geführt und damit begonnen, sie in lebenden Organismen einzusetzen.“ Die drei Geehrten teilen sich das Preisgeld in Höhe von zehn Millionen Schwedischen Kronen – umgerechnet rund 923.000 Euro.

Den Stein ins Rollen brachte einst Barry Sharpless, der 1941 im amerikanischen Philadelphia geboren wurde. Er besuchte eine Quäkerschule, studierte Chemie, war in Stanford und Harvard. Die meiste Zeit seines Forscherlebens verbrachte er am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Seit 1990 ist er Professor an einem Institut namens Scripps Research in La Jolla, Kalifornien. 1970 erblindete er nach einem Laborunfall auf einem Auge. Er ist verheiratet und hat drei Kinder.

Er habe nie vorgehabt, Wissenschaftler zu werden, erzählt Sharpless in biografischen Notizen. Nicht Planung, sondern Leidenschaft sei „der Motor, der all mein Denken und Handeln antreibt“. Sharpless befasste sich mit hochkomplexen Reaktionen in der organischen Chemie. „Um das Jahr 2000 prägte er das Konzept der Click-Chemie, einer Form der einfachen und zuverlässigen Chemie, bei der Reaktionen schnell ablaufen und unerwünschte Nebenprodukte vermieden werden“, heißt es in der Darstellung der Schwedischen Akademie. Schnell und zielgerichtet könnten auch komplexe Moleküle aus kleineren Einheiten in Einzelschritten synthetisiert werden, ähnlich wie es in der Natur geschieht.

Krebsmedikamente können zielgenauer im Körper wirken

Zur gleichen Zeit wie Sharpless arbeitete der 1954 geborene dänische Chemiker Morten Meldal an Grundlagen der neuen funktionellen Methode der Click-Chemie. Der heutige Professor für Nanochemie an der Universität Kopenhagen entwickelte 2001 parallel zu Sharpless die inzwischen weit verbreitete „kupferkatalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition“, wie es heißt, und entdeckte die idealen Ausgangsbausteine dafür. Das sagt dem Laien nicht viel und soll auch hier nicht vertieft werden.

Wichtig ist vor allem die Anwendung. Und da heißt es, dass die Click-Chemie unter anderem für die pharmazeutische Forschung interessant sei. Komplizierte Wirkstoffe könnten damit günstiger und schneller produziert werden. Außerdem könnten Medikamente zielgenauer im Körper wirken. Auch in der Materialforschung komme die Click-Chemie zum Einsatz. Polymere, die mit dieser Methode produziert würden, erfüllten besser ihren gewünschten Zweck. Die Click-Chemie werde außerdem weltweit in der Diagnostik genutzt, um Vorgänge in Zellen zu erforschen und biologische Prozesse zu verfolgen. Zusammen hätten die drei Forschenden die Chemie in die „Ära des Funktionalismus“ geführt.

Carolyn Bertozzi, die die Click-Chemie erstmals in lebenden Organismen einsetzte, indem sie etwa begann, Zellen damit zu kartieren, ist Professorin an der Stanford University in Kalifornien. „Ich bin völlig überwältigt. Ich sitze hier und kann kaum atmen“, sagte die Amerikanerin am Mittwoch, als sie telefonisch zur Bekanntgabe der Nobelpreisträger in Stockholm zugeschaltet wurde. Bertozzi ist selbst Tochter eines Physikers. Ihre Großmutter floh in den 1920er-Jahren aus dem damals faschistischen Italien in die USA. Mittels Click-Chemie erforschte Carolyn Bertozzi bestimmte Reaktionen in lebenden Zellen, mit denen sich zum Beispiel die Zielgenauigkeit von Krebsmedikamenten verbessern lässt. (mit dpa)