Környezetbarát és olcsó molekulaépítésért járt az idei kémiai Nobel-díj

A német Benjamin List és a brit David W.C. MacMillan nyerte a 2021-es kémiai Nobel-díjat az aszimmetrikus organokatalízis kidolgozásáért – jelentette be szerdán, nem sokkal dél előtt a Svéd Királyi Akadémia Nobel-bizottsága.

Az indoklás szerint a két kutató munkájának köszönhetően a tudomány kapott egy minden korábbinál precízebb eszközt a molekulák építéséhez, ami nagy hatással volt a gyógyszerkutatásra, és segített környezetbarátabbá tenni a kémiát.

Számos, egymástól nagyon eltérő kutatási és ipari terület alapul azon az egyszerű elven, hogy molekulák összekapcsolásával különféle tulajdonságú anyagok hozhatók létre. Ezeknek az építőköveknek az összekapcsolásához azonban katalizátorokra is szükség van, azaz olyan anyagokra, amelyek elősegítik a molekulák közötti kémiai reakciókat, anélkül, hogy a végtermékbe beépülnének.

A tudomány sokáig azt hitte, hogy csak kétféle katalizátor létezik: a fémek és az enzimek. List és MacMillan munkája azért jelentett áttörést, mert 2000-ben, egymástól függetlenül, kifejlesztettek egy harmadik típust: az aszimmetrikus organokatalízist, amely kis, organikus katalizátormolekulákra épít.

Az organikus katalizátoroknak van egy stabil szénatomvázuk, amelyhez olyan gyakori elemek tudnak csatlakozni, mint az oxigén, a nitrogén, a kén vagy a foszfor – ami azt jelenti, hogy ezek a katalizátorok nemcsak olcsóbban előállíthatók, de környezetbarátabban is, mint a hagyományos megoldások.

„Ez az elgondolás a katalízisre annyira egyszerű, amennyire zseniáli, és valójában sokan azon csodálkoznak, hogy miért nem jutott ez előbb az eszükbe”

– mondta Johan Åqvist, a Nobel-bizottság kémiai részlegének vezetője.

Az organikus katalizátorok használatának gyors elterjedése elsősorban annak volt köszönhető, hogy lehetővé tették az aszimmetrikus katalízist. Ennek a lényege, hogy molekulaépítésnél gyakran két különböző, szimmetrikus molekula jön létre, holott a vegyészeknek csak az egyikre van szükségük – ezért hatékonyabb, ha csak a hasznos molekulát állítják elő.

Az eljárás segítségével egy sor alkalmazási terület kapott a korábbinál hatékonyabb építőeszközt: aszimmentrikus organokatalízissel előállíthatók például új gyógyszerek vagy a napelemek fényelnyelő molekulái.

A 113. kémiai Nobel-díj

Idén 113. alkalommal osztották ki a kémiai Nobel-díjat. 1901-ben az első díjazott a holland Jacobus Henricus van ‘t Hoff volt. A magyar és magyar születésű Nobel-díjasok közül eddig négyen kaptak kémiai Nobelt: Lénárd Fülöp (1905), Hevesy György (1943), Oláh György (1994), és az összes kategóriát tekintve utolsó magyar származású díjazott, az izraeli Herskó Ferenc (2004). Egyetlen kutató kapta meg kétszer is a kémiai Nobelt: a brit Frederick Sanger 1958-ban és 1980-ban.

Eddig hét női díjazottja volt a kategóriának, az első 1911-ben az a Marie Curie, aki ezzel egyben az első tudós lett, akinek két Nobel-díjat is odaítéltek, miután 1903-ban már megkapta a fizikait is. Legutóbb épp tavaly volt női díjazott a kémia terén, rögtön kettő is: a 2020-as kémiai Nobelt a francia Emmanuelle Charpentier és az amerikai Jennifer A. Doudna kapta a genomszekvencia minden korábbinál könnyebb és rugalmasabb szerkesztésére kifejlesztett, CRISPR/Cas9 nevű eljárásért, amelyet genetikai ollónak is szoktak nevezni, és a jelentőségét az adja, hogy az agráriumtól az öröklődő betegségek felszámolásáig a genetika számos területén jelent áttörést.

Sokan Karikó Katalin győzelmét várták

Ahogy még az idei Nobel-szezon előtti esélylatolgatós cikkünkben bemutattuk, azért övezte most a szokásosnál is nagyobb várakozás a díjak kiosztását, mert a globális mindennapokat másfél éve meghatározó koronavírus-világjárvány miatt reális esély mutatkozott arra, hogy rendhagyó módon ezúttal egy egészen friss gyakorlati alkalmazású tudományos eredményt ismer el a Nobel-bizottság: a több koronavírus elleni vakcina alapját adó mRNS-technológiát.

Magyar szemmel pedig azért volt különösen nagy jelentősége ennek a lehetőségnek, mert az mRNS orvosi alkalmazásának alapjait egy magyar kutató, a néhány éve még itthon is jórészt ismeretlen nevű, de mára világszerte ikonikus tudóssá vált Karikó Katalin fektette le. Érdemes gyorsan hozzátenni, hogy a rendhagyóan gyors díjazás csak a friss vakcinákra mint apropóra vonatkozott volna: Karikó és amerikai kutatótársa, Drew Weissmann valójában már évtizedek óta dolgozott az mRNS-technológia előtt tornyosuló tudományos akadályok elhárításában – jórészt nagy ellenszélben, bármiféle elismerés nélkül.

Karikó díjazására már hétfőn, a fiziológiai-orvostudományi Nobel kiosztásakor is esély volt, de végül azt sem neki, hanem David Juliusnak és Ardem Patapoutiannak ítélték oda, a bőr érzékelésével – a hő- és hidegérzet, illetve az érintés molekuláris alapjaival – kapcsolatos alapvető felfedezéseikért. (Egyébként ezen a kutatási területen is komoly eredményeket tudnak felmutatni magyar kutatók.)

Kedden a fizikai Nobel-díj odaítélése következett, ezt három tudós kapta: a felén a japán születésű, amerikai Syukoro Manabe és a német Klaus Hasselman osztozhatott, a másik felét pedig az olasz Giorgio Parisinek adták. Az indoklás szerint mindhárman hozzájárultak a komplex fizikai rendszerek működésének megértéséhez. A két díjazott kutatási terület meglehetősen különbözik, de összeköti őket a klímaváltozás alaposabb megértésében játszott szerepük – Thors Hans Hansson, a Nobel-bizottság elnöke nem is titkolta, hogy egyfajta üzenetnek is szánták a döntést.

Még három díj vár gazdára

A szerdai bejelentés után a napokban még három kategória díjazottjait hirdetik ki. Csütörtökön az irodalmi Nobel-díj, pénteken a Nobel-békedíj nyertesét nevezik meg, jövő hétfőn pedig az derül ki, ki kapja a svéd központi bank által 1968-ban alapított közgazdasági Nobel-díjat. A díjakat hagyományosan december 10-én adják át, a kitüntetést alapító Alfred Nobel 1896-ban bekövetkezett halálának évfordulóján. Az igazoló okmányon és az aranyérmén kívül minden díj mellé 10 millió svéd korona (körülbelül 350 millió forint) jár.

Alfred Nobel tehetős svéd nagyiparos, a dinamit feltalálója 1895-ben írt végrendeletében rendelkezett úgy, hogy vagyonának kamataiból évről évre részesedjenek a tudomány és az irodalom kiválóságai, valamint azok, akik a legtöbb erőfeszítést teszik a békéért. Nobel vagyona akkor 31 millió korona volt, ami mai értéken nagyjából 1,7 milliárd koronát ért. Az alapító utasításai szerint a díjat azoknak kell adni, akik az előző évben saját tudományterületükön a legnagyobb szolgálatot tették az emberiségnek. Az „előző évben” kitételt már régóta nem tartja be a Nobel-bizottság, mivel évtizedek is eltelhetnek, mire kiderül, hogy egy kutatás mennyire értékes.