Química clic i química bioortogonal
El Premi Nobel de Química, en la seva edició del 2022, ha estat atorgat conjuntament als professors K. Barry Sharpless, Morten Meldal i Carolyn R. Bertozzi per les seves contribucions en el camp de la química del clic – click chemistry – i de la química bioortogonal, unes àrees que han suposat una revolució en els camps de la síntesi i desenvolupament de fàrmacs, en la recerca biomèdica i en nanotecnologia.
El concepte de ‘click chemistry’ defineix certes reaccions de formació de compostos orgànics, similars a les que duen a terme els organismes vius. Una reacció clic ha de ser d’ampli abast, ha de tenir graus de conversió i selectivitat molt elevats, generant el mínim nombre de subproductes – i si aquests es donen, s’han der poder separar fàcilment, sense haver de recórrer a separacions cromatogràfiques – i s’ha de poder produir en condicions sostenibles (en aigua preferentment).
Hi ha molts exemples de reaccions clic. La més coneguda – i que ha adoptat el nom de reacció clic – és la reacció de cicloaddició entre una azida i un alquí terminal, catalitzada per Cu (I), que dona lloc a la formació de triazols cíclics. Aquesta reacció va ser reportada simultàniament per Sharpless i Meldal a principis de segle (2001-2002).
El terme bioortogonal, introduït per la Dra. Bretozzi al 2003, es refereix a un tipus de química ‘clic’ que es pot emprar en sistemes biològics sense alterar-los, només modificant la molècula d’interès. Les reaccions bioortogonals són el resultat del desenvolupament de químiques ‘click’ sense metalls, per evitar-ne la toxicitat. Aquest tipus de reaccions s’han emprat tant per generar proteïnes terapèutiques, com per estudiar el comportament de certes biomolècules en sistemes biològics complexes com cèl·lules i fins i tot animals.
Aplicacions ‘clic’ a IQS
Diferents grups de recerca d’IQS fan servir aquestes metodologies en els seus camps d’expertesa, com la biomedicina, la nanotecnologia i la cerca de nous fàrmacs.
Així, dins del Departament de Química Orgànica i Farmacèutica d’IQS School of Engineering, concretament en el Grup de Química Farmacèutica – GQF el Dr. Raimon Puig de la Bellacasa i el Dr. José I. Borrell utilitzen, en una de les seves línies de recerca, reaccions ‘clic’ amb alquins i azides per a sintetitzar nous candidats a fàrmacs que contenen triazoles pel tractament d’adenocarcinoma de pàncrees, un dels càncers amb pitjor pronòstic i pitjor taxa de supervivència dels pacients que pateixen la malaltia.
Al mateix departament, l’equip de recerca de la Dra. Ana Belén Cuenca treballa en el desenvolupament de sondes de marcatge per introduir 18F, basades en compostos tipus amoni trifluoroborat, que permeten estudiar la biodistribució in vivo de fàrmacs per tecnologia PET (Tomografia d’Emissions de Positrons). Aquest grup utilitza tant la química ‘clic’ tradicional catalitzada per complexos de coure (Cosialls et al., Chem. A. Eur. J. 2022), com l’eina bioclick basada en l’ús de cicloalquins tensionats.
En el Grup d’Enginyeria de Materials – GEMAT, el Dr. David Sánchez – Laboratori de Química Supramolecular – lidera una línia de recerca en la qual utilitzen la química ‘clic’ per preparar sistemes d’alliberament de fàrmacs basats en nanopartícules híbrides (I.Pontón, D.Sánchez-García J. Porphyr. Phthalocyanines 2021, 25, 917-929).
Dins del Departament de Bioenginyeria, l’equip que lidera el Dr. Benjamí Oller Salvia – Laboratori de Proteïnes Terapèutiques – utilitza totes dues metodologies per unir pèptids i proteïnes, especialment anticossos, a fàrmacs i nanopartícules per tal de dirigir-los a les cèl·lules diana (Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2831 ; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 10844). Amb aquesta química, poden controlar amb gran precisió com uneixen les proteïnes tot maximitzant-ne l’eficiència. Actualment estan aplicant aquestes reaccions dins dels projectes de recerca que duen a terme en el camp dels tractaments contra tumors cerebrals.
