A 2026-os kémiai Nobel-díjat megosztva ítélték oda a francia Henri B. Kagannak és a japán Kenso Soainak. A két tudós a nemlineáris hatások és az aszimmetrikus szerves szintézisek során fellépő autokatalízis mechanizmusainak felfedezéséért részesült az elismerésben. Munkásságukkal egy több mint egy évszázados tudományos rejtélyre adtak választ, amely az élet molekuláris szintű egyoldalúságának kialakulását vizsgálta.
A Svéd Királyi Tudományos Akadémia bejelentése szerint Henri B. Kagan, a Párizs-Saclay Egyetem kutatója, és Kenso Soai, a Tokiói Természettudományi Egyetem professzora kapta a rangos díjat. Felfedezéseikkel sikerült választ találniuk az elméleti biológia és kémia egyik legrégebbi fundamentális kérdésére: hogyan válhatott az élet molekuláris szinten egyoldalúvá, és miként kényszeríthetők a mesterséges kémiai reakciók arra, hogy kizárólag a kívánt molekulatükörképet hozzák létre.
Az elismerés alapját a nemlineáris hatások, valamint az aszimmetrikus szerves szintézisek során fellépő autokatalízis mechanizmusainak mélyreható feltárása képezi. Ez a kutatás nem csupán elméleti jelentőséggel bír, hanem gyakorlati alkalmazásokat is kínál, különösen a gyógyszeripar számára, ahol a molekulák térbeli szerkezete döntő fontosságú.
Az élet kémiája úgynevezett homokirális felépítésű, ami azt jelenti, hogy a biológiai alapmolekulák, mint az aminosavak és a cukrok, szinte kizárólag egyetlen térbeli elrendezésben, azaz egyetlen tükörképi formában léteznek. Például a fehérjéket felépítő aminosavak túlnyomórészt „balkezes” (L-konfigurációjú) formában fordulnak elő a sejtekben, míg a DNS-ben és RNS-ben található cukormolekulák kizárólag „jobbkezesek”.
Ez a molekuláris szintű aszimmetria már Louis Pasteur kora óta lázban tartja a kémikusokat, akik próbáltak magyarázatot találni arra, hogyan alakulhatott ki az ősi Földön a szimmetrikus élettelen anyagból. Amikor a kutatók laboratóriumi körülmények között próbáltak ilyen molekulákat szintetizálni, a folyamat végén törvényszerűen mindig fele-fele arányban keletkezett a két tükörkép, kioltva egymás optikai hatását, és megnehezítve a specifikus formák előállítását.
Ez az egyensúly óriási gyakorlati problémát jelentett a gyógyszeriparban. Mivel az emberi szervezet receptorai maguk is királisak, a tükörképi molekuláris pároknak gyakran merőben eltérő a biológiai hatásuk. Előfordulhat, hogy míg az egyik forma hatásos gyógyszer, addig a tükörképe teljesen hatástalan, vagy éppen súlyosan mérgező mellékhatásokat vált ki, ami komoly kihívás elé állította a gyógyszerfejlesztést és -gyártást.
Henri Kagan 1986-ban tette meg az első jelentős áttörést a kiralitás átadásának úgynevezett nemlineáris hatásának felfedezésével. Rájött, hogy bizonyos katalizátorok jelenlétében nem feltétlenül szükséges eleve teljesen tiszta, százszázalékosan egynemű segédanyagot használni. A katalizátor kismértékű kezdeti feleslege a reakció során nem arányosan, hanem hatványozottan erősödik fel a végtermékben, így sokkal nagyobb felesleg érhető el az egyik tükörkép javára, mint amit a klasszikus termodinamika alapján lehetségesnek tartottak.
A folyamat betetőzését Kenso Soai kutatásai hozták el, aki 1995-ben publikálta az első olyan kémiai reakció vázlatát, amely képes volt az aszimmetrikus autokatalízisre. Ennek lényege, hogy a reakcióban keletkező királis termék maga válik a folyamat legfőbb katalizátorává, méghozzá úgy, hogy kizárólag a saját maga típusának további képződését gyorsítja fel. Ez a mechanizmus egyedülálló módon teszi lehetővé a szelektív szintézist.
Hosszú évek kísérletezése után Soai 2003-ban mutatta be a világnak az azóta róla elnevezett Soai-reakciót. Ez egy olyan rendszert jelent, amelyben akár a legkisebb, szinte mérhetetlen kezdeti aszimmetria – vagy akár körkörösen polarizált fény hatása – elegendő ahhoz, hogy a reakció végére kizárólag az egyik lehetséges tükörkép képződjön, méghozzá százszázalékos tisztaságban. Az élő szervezeteken kívül korábban egyetlen ember által vezérelt szintézis sem volt képes hasonlóra, ami forradalmasította a területet.
Heiner Linke, a Nobel-díj kémiai bizottságának elnöke kiemelte, hogy Henri Kagan és Kenso Soai látványos reakcióikkal egy több mint egy évszázados rejtélyt oldottak meg. Munkásságuk világos kémiai magyarázatot ad arra, miként alakulhatott ki spontán módon a földi élet homokiralitása, azaz a molekuláris egyoldalúság.
Felfedezéseik ma alapvető igazodási pontnak számítanak az egyedi sztereoizomerekre épülő modern gyógyszermolekulák tervezésében és ipari gyártásában. A pontosan meghatározott királis molekulák előállítása kulcsfontosságú a gyógyszerek hatékonyságának és biztonságosságának növelésében, ezáltal közvetlenül hozzájárulva az emberi egészség javításához és a tudományos fejlődéshez.
📰 Forrás: Index — Eredeti cikk elolvasása