Ekspert UMW o Nagrodzie Nobla z chemii

Henri B. Kagan i Kenso Soai zostali laureatami Nagrody Nobla z chemii 2026. Królewska Szwedzka Akademia Nauk uhonorowała ich za odkrycie efektów nieliniowych i autokatalizy w asymetrycznej syntezie organicznej. Dlaczego te badania są ważne dla współczesnej medycyny i farmacji, wyjaśnia prof. Piotr Świątek, kierownik Katedry i Zakładu Chemii Leków Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu.

Badania tegorocznych noblistów dotyczą jednego z fundamentalnych problemów chemii – chiralności cząsteczek. Niektóre związki mogą występować w dwóch formach będących swoim lustrzanym odbiciem, nazywanych enancjomerami. Choć ich budowa chemiczna jest bardzo podobna, w organizmie mogą zachowywać się zupełnie inaczej. W przypadku substancji leczniczych różnica ta może mieć zasadnicze znaczenie dla ich działania.

– Dwie lustrzane wersje tej samej substancji, czyli enancjomery, mogą zupełnie inaczej oddziaływać z organizmem. Dlatego możliwość precyzyjnego otrzymywania konkretnej formy cząsteczki jest jednym z kluczowych elementów współczesnej produkcji leków – podkreśla prof. Piotr Świątek.

Jak wyjaśnia ekspert UMW, asymetryczna autokataliza to strategia, w której produkt reakcji katalizuje własne powstawanie, a jednocześnie dochodzi do zwiększenia ilości jednego z enancjomerów produktu. Badania Kenso Soaia pokazały, że z substratów achiralnych może powstać niewielka ilość produktu chiralnego, który następnie katalizuje dalszą reakcję. W jej przebiegu zwiększa się przewaga jednej z dwóch lustrzanych form cząsteczki. Dochodzi więc do samowzmacniania chiralności. Klasycznym przykładem tego procesu jest reakcja Soaia.

Z kolei Henri B. Kagan należy do pionierów nowoczesnej syntezy asymetrycznej. Jego badania nad efektami nieliniowymi wykazały, że zależność między czystością enancjomeryczną katalizatora a czystością otrzymywanego produktu nie zawsze jest proporcjonalna. Nawet niewielka początkowa przewaga jednego enancjomeru katalizatora może w określonych warunkach prowadzić do znacznie większej przewagi odpowiadającego mu enancjomeru w produkcie. Odkrycia Kagana pozwoliły więc lepiej zrozumieć, w jaki sposób początkowo niewielka asymetria może zostać wzmocniona w przebiegu reakcji chemicznej.

Zdaniem prof. Świątka znaczenie tych badań dla chemii farmaceutycznej jest bardzo duże. Asymetryczna autokataliza może pozwalać na otrzymywanie związków wzbogaconych w pożądany enancjomer, ograniczenie konieczności stosowania klasycznych katalizatorów chiralnych oraz projektowanie procesów prowadzących selektywnie do jednej, określonej formy substancji leczniczej. Badania te pomagają również poznawać mechanizmy powstawania i wzmacniania chiralności.

Ma to szczególne znaczenie właśnie w farmakoterapii. Jak wskazuje ekspert UMW, dwa enancjomery tej samej substancji mogą różnić się aktywnością biologiczną. Jeden może odpowiadać za pożądane działanie terapeutyczne, podczas gdy drugi będzie mniej aktywny, będzie wykazywał inne działanie farmakologiczne lub inną farmakokinetykę, a w niektórych przypadkach może być związany z występowaniem działań niepożądanych.

Przykładem różnic w aktywności enancjomerów jest ibuprofen – forma S odpowiada za znacznie silniejsze hamowanie cyklooksygenazy niż forma R. Różnice pomiędzy enancjomerami mają znaczenie również w przypadku ketaminy, której formy R i S wykazują odmienne właściwości farmakologiczne, czy propranololu. Szczególnie znanym przykładem znaczenia chiralności w farmakologii jest także talidomid.

Badania Kagana i Soaia pomogły więc wyjaśnić, w jaki sposób można kontrolować i wzmacniać asymetrię cząsteczek. Z perspektywy chemii farmaceutycznej  oznacza to możliwość coraz bardziej precyzyjnego projektowania syntezy substancji o określonej strukturze przestrzennej, a w konsekwencji – uzyskiwania związków o pożądanych właściwościach biologicznych.