Benjamin List (til venstre) viser sin del av årets Nobelpris i kjemi for 2021. Her avbildet med Klaus Hasselmann, en av årets prisvinnere i fysikk. Det vakte reaksjoner at kjemiprisen ikke gikk til korona-relatert forskning, men den gikk til et fagfelt som har mye med korona å gjøre: organisk kjemi. Her ser vi prisvinnerne glede seg over en sjokolademynt-versjon av medaljen. Den ekte prisen mottok de i Stockholm 10. desember.
Benjamin List (til venstre) viser sin del av årets Nobelpris i kjemi for 2021. Her avbildet med Klaus Hasselmann, en av årets prisvinnere i fysikk. Det vakte reaksjoner at kjemiprisen ikke gikk til korona-relatert forskning, men den gikk til et fagfelt som har mye med korona å gjøre: organisk kjemi. Her ser vi prisvinnerne glede seg over en sjokolademynt-versjon av medaljen. Den ekte prisen mottok de i Stockholm 10. desember.

Nobelprisen i kjemi 2021 går til enkle løsninger på vanskelige utfordringer

POPULÆRVITENSKAP: For at medisiner mot virus skal være trygge, og samtidig billige å lage, trengs grunnleggende forskning. Da er det på sin plass at årets Nobelpris i kjemi er tildelt to organiske kjemikere med enkle løsninger på vanskelige utfordringer.

Årets nobelpris i kjemi handler om speilbilder, og mer spesifikt om en metode for å lage speilbilder på laboratorier. Da tenker jeg ikke på hun som jeg treffer på badet hver morgen, i speilet , men ting som er speilbilder av hverandre uten at det er et speil til stede.

En asymmetrisk verden

Et godt hverdagseksempel på dette er hendene våre. Alle vi som har et totalt uorganisert oppbevaringssystem for hansker og votter, er smertelig klar over at en venstrehånd ikke passer spesielt godt inn i en høyrehåndvått. Dette er fordi at verken hånden eller votten er symmetriske. De er asymmetriske.

Høyrehånd-thalidomide virket som en kvalmedempende sovemedisin, mens venstrehånd-thalidomide ga fosterskader.

Asymmetri er, på godt og vondt, opphav til diskriminering. Noen vil kanskje være av den oppfatningen at det finnes færre sakser til venstrehendte enn det produseres sakser til de av oss som klipper med høyre hånd. Tilsvarende diskriminering basert på asymmetri skjer også i biokjemiens verden.

For eksempel lager naturen (nesten) utelukkende «høyrehånds» sukkermolekyler. I tillegg er alle proteiner i kroppen vår bygget opp av «venstrehånds» aminosyrer. Hvorfor det er slik, vet vi ikke. Men vi er uansett tilpasset dette systemet.

Kroppen skjønner ikke at venstrehånd-sukker er sukker

Det vil si at hvis du i stedet for å spise naturlig høyrehånd-sukker, putter i deg venstrehånd-sukker, vil kroppen din ikke få noe energi fra det. Det er fordi kroppen din ikke oppfatter venstrehånd-sukker som en energikilde.

Likevel smaker venstrehånd-sukkeret smaker like søtt som vanlig sukker. Hvorfor finner vi ikke da venstrehånd-sukker på butikken som sukkererstatning? Jo, fordi dette asymmetriske sukkeret må lages på et kjemisk laboratorium, og det å syntetisere asymmetriske molekyler er krevende.

Det er mye enklere å lage symmetriske molekyler eller en 50:50-blanding av speilbildene (altså 50 prosent av de to variantene). Det blir rett og slett for dyrt å produsere rent venstrehånd-sukker til dette formålet.

Feil speilbilde ga fosterskader

Nå har vi alternative sukkererstatninger tilgjengelig på butikken, så dette er jo ingen krise. Men fordi kroppen vår diskriminerer mellom asymmetriske molekyler, vil den merke forskjell på en høyrehånd- og venstrehånd-medisin.

I beste fall vil den ene inneha den medisinske virkningen, mens den andre har null funksjon og fungerer som fyllmasse. I verste fall er den andre skadelig.

Et skrekk-eksempel på sistnevnte er medisinen thalidomide, som ble gitt til gravide i 1950- og 60-årene. Høyrehånd-thalidomide virket som en kvalmedempende sovemedisin, mens venstrehånd-thalidomide ga fosterskader.

Pasienter ble gitt i en 50:50-blanding av disse speilbildene. På den tiden var man ikke klar over at slike speilbilder, som tilsynelatende ser ut som samme molekyl, kunne ha så forskjellig virkning.

Når vi må distribuere medisiner raskt til alle land i verden

Siden denne tragedien, har det heldigvis blitt forsket enormt mye på asymmetriske molekyler. I dag inneholder alle asymmetriske medisiner kun det speilbildet som har medisinsk virkning. Noen kjente eksempler er Ibux, levodopa, eller influensamedisinen Tamiflu.

List og MacMillan:

Benjamin List ble født i Frankfurt i Tyskland i 1968 og utdannet ved Goethe Universitetet i Berlin. Nå er han professor ved Max Planck Institutt for kullforskning.

Han er også forsker ved Institutt for kjemiske reaksjoner, design og oppfinnelser ved Hokkaido University i Sapporo, Japan.

David MacMillan ble født i Skottland i 1968, og utdannet seg til kjemiker ved Universitetet i Glasgow. Han flyttet til California hvor han tok doktorgraden ved University of California. Han har også forsket ved Harvard University. Nå er han professor i kjemi ved Princeton University, hvor han også var leder for Institutt for kjemi fra 2010 til 2015.

Fra 2010 til 2014 var MacMillan sjefredaktør for det vitenskapelige tidsskriftet Chemical Science.

Vi har sett det siste året, betydningen av at medisiner som disse må kunne distribueres til alle land i verden. Metoden som nobelprisen løfter frem, gir oss et verktøy som forenkler prosessen med å lage det ene speilbildet vi ønsker å lage. Dette fører til at det blir billigere å lage disse medisinene, som igjen gjør dem mer tilgjengelig for flere folk. For eksempel så kan influensamedisinen Tamiflu lages i fem steg når nobelprismetoden brukes, i motsetning til tolv steg dersom den ikke brukes.

For å understreke viktigheten av dette verktøyet, skal jeg skru opp kompleksiteten bittelitt: Tamiflu, er en av mange medisiner som består av flere asymmetriske komponenter som er puslet sammen til ett molekyl. Hva betyr det? Jo, at Tamiflu ikke kun kan opptre som to speilbilder, men som mange speilbilder som alle ser tilsynelatende like ut. Da begynner det å bli skikkelig viktig å ha kontroll på asymmetrien.

Hvorfor gikk ikke nobelprisen til korona-forskning?

Mange ble litt overrasket over at årets nobelpris i kjemi ikke gikk til noe som har med korona å gjøre. Men årets pris løfter frem fagfeltet organisk kjemi, og korona har mye med organisk kjemi å gjøre.

Strukturen til koronaviruspiggen, som forskere i Kina var raskt ute med å dele med hele verden for å få fortgang på prosessen med å lage effektive medisiner og vaksiner mot korona, er basert på organisk kjemi. Piggen er nemlig et stort organisk molekyl.

De fleste medisiner som ble peilet inn på prøvebehandlinger av koronapasienter, er laget av organisk kjemikere. Medisinen Molnupiravir, som i november i år ble godkjent for behandling av koronapasienter, er laget av organiske kjemikere. Denne har også mange speilbilder.

Organisk kjemi forklarer hvorfor du blir glad og hvorfor du blir full

Kunnskapen om organisk kjemi har gitt oss sjampo og asfalt og vitaminer og sprengstoff og bilvoks og skolelim og rødvin. Til og med følelsene våre styres av organiske molekyler, alt fra dopaminen du produserer når du er glad til melatoninen du produserer når du er trøtt.

Organisk kjemi forklarer hvorfor du blir full av å drikke etanol og hvorfor du blir blind av å drikke metanol. Det er jo fantastisk at kunnskapen om organisk kjemi har gitt oss så stor forståelse for alle disse tingene, og det gøye er at det er så mye mer igjen for oss å oppdage.

Nobelprisen gikk til en katalysator

Så hva er egentlig dette geniale verktøyet, som ble publisert for ganske nøyaktig 21 år siden? Jo, det er en katalysator.

Katalysatorer har to oppgaver:

Nobelprisen i kjemi

Prisen deles ut av det svenske Kungliga Vetenskapsakademien. Prisen er utdelt siden 1901.

Prisbeløpet har siden 2001 vært ti millioner svenske kroner.

(Kilde snl.no)

  1. Den skal få reaksjoner til å gå fortere.
  2. Den skal ikke selv bli brukt opp.

Det er jo ikke noe nytt. Det finnes mange katalysatorer: Jeg har for eksempel en i bilen min. Men denne spesifikke katalysatoren kan få en organisk reaksjon til å kun lage dette ene speilbildet.

Men faktisk så er heller ikke dette noe nytt. Vi har mange metall-baserte katalysatorer og naturlige enzymer som kan gjøre akkurat det samme. Så hva er egentlig så spesielt med katalysatoren som har vunnet årets nobelpris i kjemi?

Jo, den er så forbanna enkel som den er genial: Mens andre katalysatorer er store og komplekse og bygget opp av mange komponenter, er denne liten, lett tilgjengelig, og fungerer vel så godt som de andre. Katalysatoren er nemlig en helt vanlig venstrehånd-aminosyre.

Endret 11. 12. 2021: I en tidligere utgave av denne artikkelen ble Klaus Hasselmann omtalt som nobelprisvinner i kjemi i en billedtekst skrevet av redaksjonen. Dette er rettet til at han vant en del av årets pris i fysikk.

Vi vil gjerne høre fra deg!

TA KONTAKT HER
Har du en tilbakemelding på denne artikkelen. Eller spørsmål, ros eller kritikk? Eller tips om et viktig tema vi bør dekke?

Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap

Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap

Powered by Labrador CMS