تطوير أداة لبناء الجزيئات تمنح ألمانياً وبريطانياً «نوبل الكيمياء»

بنيامين ليست (د.ب.أ) - ديفيد ماكميلان (د.ب.أ)

منحت الأكاديمية الملكية السويدية أمس، جائزة نوبل للكيمياء لعام 2021. إلى بنيامين ليست، العالم الألماني في معهد ماكس بلانك، وديفيد دبليو ماكميلان، الباحث البريطاني في جامعة برينستون (الولايات المتحدة الأميركية)، لتطويرهما طريقة جديدة لصنع الجزيئات، يمكن استخدامها لصنع كل شيء من الأدوية إلى المنكهات الغذائية.
وبهذه المناسبة قال جوران هانسون، الأمين العام للأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، إن ماكميلان طوّر (التحفيز العضوي غير المتماثل)، وهو عمل كان له بالفعل تأثير كبير على البحوث الصيدلانية، حيث جعلت هذه الأداة الكيمياء «أكثر اخضراراً».
من جانبها، قالت بيرنيلا ويتونج ستافشيد، عضو لجنة نوبل: «إنه بالفعل يفيد البشرية بشكل كبير، فصنع الجزيئات - الذي يتطلب ربط الذرات الفردية معاً بترتيب معين - هو مهمة صعبة وبطيئة، وحتى بداية الألفية، كان لدى الكيميائيين طريقتان فقط - أو محفزات - لتسريع العملية، لكن في عام 2000. تغير كل شيء».
وقد أوضح «ليست» من معهد ماكس بلانك، و«ماكميلان» من جامعة برينستون بشكل مستقل، أنه يمكن استخدام الجزيئات العضوية الصغيرة للقيام بنفس المهمة مثل الإنزيمات الكبيرة والمحفزات المعدنية في التفاعلات التي تكون دقيقة ورخيصة وسريعة وصديقة للبيئة.
وأضافت ستافشيد: «يتم استخدام صندوق الأدوات الجديد هذا على نطاق واسع اليوم، على سبيل المثال، في اكتشاف الأدوية وإنتاج المواد الكيميائية الدقيقة».
وقال يوهان أوكفيست، رئيس لجنة نوبل للكيمياء: «هذا المفهوم للحفز الكيميائي بسيط بقدر ما هو مبتكر، والحقيقة أن الكثير من الناس تساءلوا لماذا لم نفكر فيه من قبل».بدوره، اعتبر ليست إعلان فوزه بالجائزة بأنه «مفاجأة كبيرة»، وقال الرجل البالغ من العمر 53 عاماً «لم أكن أتوقع هذا مطلقاً»، مضيفاً أنه «كان في إجازة في أمستردام عندما وردت إليه مكالمة من السويد».
وقال ليست إنه لم يكن يعلم في البداية أن ماكميلان كان يعمل على الموضوع ذاته، واعتقد أن حدسه قد يكون مجرد فكرة غبية، حتى تنجح: مضيفاً: «شعرت أن هذا يمكن أن يكون شيئاً كبيراً».
ومن الشائع للعديد من العلماء الذين يعملون في المجالات ذات الصلة أن يتقاسموا الجائزة، ففي العام الماضي، منحت جائزة الكيمياء إلى إيمانويل شاربينتييه من فرنسا وجينيفر دودنا من الولايات المتحدة لتطوير أداة تعديل الجينات التي أحدثت ثورة في العلم من خلال توفير طريقة لتغيير الحمض النووي.
وبناء الجزيئات الذي منح تكريم نوبل هذا العام، كان له تأثير كبير على الأبحاث الصيدلانية، وجعل الكيمياء أكثر اخضراراً.، إذ تعتمد العديد من مجالات البحث والصناعات على قدرة الكيميائيين في بناء جزيئات يمكنها تكوين مواد مرنة ومتينة، أو تخزين الطاقة في البطاريات أو منع تطور الأمراض، ويتطلب هذا العمل محفزات، وهي مواد تتحكم في التفاعلات الكيميائية وتسرعها، دون أن تصبح جزءاً من المنتج النهائي، وعلى سبيل المثال، تقوم المحفزات في السيارات بتحويل المواد السامة في أبخرة العادم إلى جزيئات غير ضارة، تحتوي أجسامنا أيضاً على آلاف المحفزات على شكل إنزيمات ضرورية للحياة.
وبذلك فإن المحفزات هي أدوات أساسية للكيميائيين، لكن الباحثين اعتقدوا منذ فترة طويلة أنه يوجد، من حيث المبدأ نوعان فقط من المحفزات المتاحة: المعادن والإنزيمات.
وحصل بنيامين ليست وديفيد دبليو على جائزة هذا العام لأنهما في عام 2000 عملا بشكل مستقل عن بعضهما بعضاً، على تطوير نوع ثالث من الحفز، يطلق عليه التحفيز العضوي غير المتماثل ويبني على جزيئات عضوية صغيرة.
وتحتوي المحفزات العضوية على إطار ثابت من ذرات الكربون، يمكن أن تلتصق به مجموعات كيميائية أكثر نشاطاً، وغالباً ما تحتوي على عناصر شائعة مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت أو الفوسفور، وهذا يعني أن هذه المحفزات صديقة للبيئة ورخيصة الإنتاج.
ويرجع التوسع السريع في استخدام المحفزات العضوية بشكل أساسي إلى قدرتها على تحفيز الحفز غير المتماثل، فعندما يتم بناء الجزيئات، غالباً ما تحدث مواقف حيث يمكن أن يتشكل جزيئان مختلفان، وغالباً ما يريد الكيميائيون واحداً فقط، خصوصاً عند إنتاج المستحضرات الصيدلانية.
وتطور الحفز العضوي بسرعة مذهلة منذ عام 2000، وظل بنيامين ليست وديفيد ماكميلان رائدين في هذا المجال، وأظهرا أنه يمكن استخدام المحفزات العضوية لتحريك العديد من التفاعلات الكيميائية، وباستخدام هذه التفاعلات، يمكن للباحثين الآن بناء أي شيء بكفاءة أكبر من الأدوية الجديدة إلى الجزيئات التي يمكنها التقاط الضوء في الخلايا الشمسية، وبهذه الطريقة، تحقق المحفزات العضوية أكبر فائدة للبشرية.