Нобелийн 2022 оны химийн салбарын шагналыг молекулыг нэгтгэх шинэ арга нээсэн Каролин Бертоцци, Мортен Мелдал, Барри Шарплесс нар хүртэх болсон билээ. Барри Шарплесс, Мортен Мелдал нар салангид молекулуудыг янз бүрийн зорилгоор, химийн шинж чанарт нь ямар ч нөлөө үзүүлэхгүйгээр нэг бүхэл болгох (клик хими гэж нэрлэдэг) суурийг тавьсан бол Каролин энэ аргын тусламжтайгаар амьд эсийг гэмтээхээс айхгүйгээр химийн урвалд оруулж болохыг олж мэдсэн аж.
САЛАНГИД МОЛЕКУЛУУДЫГ НЭГ БҮХЭЛ БОЛГОХОД ОРУУЛСАН ХУВЬ НЭМЭР
Клик хими нь ирээдүйтэй судлагдахуун бөгөөд үүний зарчмыг лего буюу угсардаг тоглоомтой харьцуулдаг. Урьд нь органик молекулуудыг нэгтгэхийн тулд дараалсан нарийн төвөгтэй урвалуудыг (өндөр температур, өндөр даралт гэх мэт) ашиглах шаардлагатай, эс бөгөөс бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь бие биедээ харилцан үйлчилдэггүй байжээ. Харин клик хими бий болсноор нарийн төвөгтэй гэгдэх молекулуудыг угсрах боломжийг нээсэн аж. Клик химийн ачаар амьд эсүүдэд органик молекулуудын хэсгүүдийг нэмж ажиглах санаа төржээ. Гликанууд буюу моносахаридын нэгжүүдээс бүрдсэн том молекулуудыг тэмдэглэх боломж олгодог маркеруудыг боловсруулахаар Каролин ажиллаж байв. Эс халдварт өртөхөд вирусүүд гликанд наалддаг. Гликаны гинжийг ажиглахын тулд тэдгээрийг ямар нэгэн байдлаар тэмдэглэж авах шаардлагатай байв. Үүнд клик химийн зарчмыг ашиглах боломж бий, эсэхийг Каролин судалжээ. Клик химийн урвалд зэсийг катализатор болгон ашигладаг. Гэтэл зэс бүх амьд биетэд хортой. Үүнийг тэрбээр удаан хугацааны туршилтаар судалж, урвалыг зэсгүйгээр явуулж чадсан аж. Тодруулбал, клик химийн зарчмын дагуу (өндөр температур, хортой хий, өндөр даралтгүй) туршилт хийхэд шаардлагатай молекулуудыг эсийн шаардлагатай хэсгүүдэд нэгтгэж чаджээ.
Каролиныг шагнах болсон нь онцгой тохиолдол юм. Өнгөрсөн хугацаанд Нобелийн шагналыг 885 эрэгтэй, 59 эмэгтэй, 25 байгууллагад олгожээ. Эмэгтэйчүүд ихэвчлэн энхтайван (16.5), утга зохиол (13.6), физик (1.5, анагаах ухаан (5.4), хими (3.7) зэрэг салбарын шагнал л хүртдэг.
РОК ХӨГЖИМЧИН
Каролин Бертоцци 1966 онд мэндэлжээ. Түүний аав Уильям Бертоцци нь Массачусетсийн технологийн их сургуулийн цөмийн физикийн профессор. Ээж нь тус их сургуулийн дэргэдэх Бейтсийн шугаман хурдасгуурын төвийгүүсгэн байгуулагч, удаан хугацааны турш захирлаар нь ажилласан, филологич (хэлсудлаач) Норма Глория Бертоцци. Тэрбээр хүүхэдтэй болохоосоо өмнө тус их сургуулийн физикийн тэнхимд ажиллаж байв. Каролин тэдний гурван охины дундах нь. Эгч Андреа Луиза Бертоцци нь математикч, дүү Диана Жой Хиндерманн нь хөдөлмөр засалч.
Харвардад элсэн орохдоо л Каролин хөгжмөөр хичээллэнэ хэмээн бодож байсан гэнэ. Эцэг, эх нь охиныхоо сонголтыг дэмжээгүй аж. Хөгжмийн карьер хөөж байсан үеэл нь ч ипотекийн зээлээ төлөхийн тулд банканд ажиллахаас өөр аргагүй болсон гэдэг. Каролин хими огт сонирхдоггүй байсан хэрнээ анагаах ухааныг сонгосон байна.
Гэхдээ хоёрдугаар дамжаанаас тэрбээр мэргэжлээ сольж, гэнэт органик хими сонирхож эхлэв. Хожим нь тэрбээр дурсахдаа оюутнууд мэдээллийн хэмжээ, даалгаврын нарийн төвөгтэй байдлынх нь улмаас зайлс хийдэг, нэр хүнд муутай байсан шинжлэх ухааны энэ салбар түүнд таалагдсан аж. Гэсэн ч Каролин хөгжмөө орхилгүй, “Bored of education” нэртэй хүнд металл рок хамтлагт даралтат хөгжим тоглосоор байж. Түүний найз, гитар тоглодог Том Морелло хожим нь “Rage against the machine” хамтлагийг үүсгэн байгуулжээ.
Харвардын их сургуулийг онц дүнтэй төгссөн, химич болсон Каролин шууд ажилтай болсонгүй. Лабораториуд түүнд татгалзаж, эсвэл гар, хөлийн үзүүрт зарах ажил санал болгов. Аргаа бараад зөөгчөөр ажиллахаас ч татгалзахааргүй болж байтал нэг профессороос урилга иржээ. “Профессор Жо Грабовскигийн судалгааны учрыг ойлгодоггүй байсан ч ядаж л химич юм” гэж бодоод саналыг нь хүлээн авсан гэнэ. Профессор нь химийн урвалын явцад молекулуудын фотофизик шинж чанар, энергийн процессыг судлах төхөөрөмж болох фотоакустик калориметр бүтээхээр ажиллаж байжээ. Түүнтэй хамтран ажиллах боломж нь Америкийн үндэсний сагсан бөмбөгийн (NBA) багтай тэмцээнд оролцохтой адил санагдаж байсныг Каролин дурссан байна. Тэрбээр мэдээж аль ч тоглогчоос намхан, юу ч мэдэхгүй, бас ойлгодоггүй нь илт. Ингээд шугам, гортиг ашиглан зураг зурж, программчлахад суралцаж эхэлжээ. “Миний анхны программ “Цэг” гэсэн нэртэй. Цэгийг дэлгэцэн дээр нэг пикселиэр гэрэлтүүлж чадсан” гэж Каролин дурсав. Эцэст нь тэрбээр уусмал дахь молекулуудаас ялгарах дууны үл мэдэгдэх шахам нарийн долгионд дүн шинжилгээ хийсэн программ бичиж чадсан бөгөөд энэ нь түүний дипломын ажил болжээ. “Дипломын ажлаа дуусгаж байх үед миний нэртэй нийтлэл гарсан. Энэ нь органик синтез биш байсан ч эргээд харахад уг үйл явдал надад урам өгсөн шиг санагддаг. Эл туршлага надад том зорилгод хүрэх замаа мэдэж байх албагүй. Өдөр бүр ямар нэг зүйл хийж, хогийн ургамлыг нь аажмаар цэвэрлэж байтал цаг хугацаа өнгөрөх тусам тэр зам тодорхой болохыг надад заасан. Том сорилтоос зүрхшээх амархан ч нэг өдрийн дотор давах шаардлагагүй. Энэ ажил бүх зүйлийг шууд шийдвэрлэх шаардлагатай болдог, өөрийн чадлаас давсан төсөл хэрэгжүүлэхэд сайхан туршлага болсон” гэж Каролин дурссан байна.
Дараа нь “Bell labs” лабораторид дадлага хийхэд программчлалын ур чадвар нь хэрэг болсон аж. Америкийн химийн нийгэмлэгийн сэтгүүлд тэр зун гарсан нийтлэл түүний хамгийн их эш татдаг ажлуудын нэг болов. Үүний дараа Беркли хот дахь Калифорнийн их сургуульд аспирантурт орж, органик химиэр дагнажээ.
Тэр үед нейраминидазын дарангуйлагч, өөрөөр хэлбэл вирусийн бүрхүүлийн нэг хэсэг болох ферментийн үйл ажиллагааг дарангуйлдаг молекулуудын үйлдэлд үндэслэсэн томуугийн эсрэг эмүүд дөнгөж гарч байв. Ийм молекулуудын нийлэгжилт нь шинжлэх ухааны ирээдүйтэй салбар юм шиг санагдаж байжээ. Гэвч гуравдугаар дамжаанд байхад нь судалгааны удирдагч нь өвдсөн тул дадлагажигч эмч болохоор шийдэж. Судалгааны баг нь “эзэнгүй” болсон ч Каролин хоёр хамтран зүтгэгчтэйгээ шинэ удирдагч хайхын оронд хоёр жил судалгаа хийж, нийтлэл бичиж, эцэст нь диссертацаа хамгаалсан аж. “Одоо бол дүрэм журам, аюулгүй байдлын үүднээс үүнийг зөвшөөрөхгүй. Тэр үед миний төсөл хэрэгжсэнд баяртай байсан бөгөөд шинэ лабораторид бүгдийг дахин эхлүүлэхийг хүсээгүй” хэмээн тэрбээр дурсжээ. Энэ туршлага ч бас ашигтайгаар тусаж, одоо өөрийн гэсэн лабораторио нээхэд юу хэрэгтэйг мэддэг болсон гэнэ.
Стэнфорд түүнийг хүлээн авахад бэлэн байсан ч Берклидээ докторын дараах судалгааны ажлаа үргэлжлүүлэх гэсэн боловч технологийн хоцрогдолтой тулгарсан байна. “Техник хэрэгслүүд нь маш хоцрогдсон тул эс, организм, эд эсэд хэмжилт хийх боломжгүй байсан” гэж тэрбээр хэлжээ. Уураг, эсвэл нуклейн хүчлүүдээс ялгаатай нь элсэн чихрийг дүрслэх технологи байдаггүй учраас янз бүрийн урвалын үед тэдгээрийг ажиглах боломжгүй. Тэр үед гликанууд буюу моно сахаридын нэгжүүдээс бүрдсэн том молекулуудыг тэмдэглэх боломж олгодог маркеруудыг боловсруулахаар Каролин ажиллаж байлаа. Калифорнийн их сургуульд дархлаа судлалын чиглэлээр докторын дараах судалгааны ажлынхаа хүрээнд үрэвслийн голомт дахь эсийн наалдцыг хөнгөвчлөхөд эндотелийн олигосахаридын нөлөөг судалжээ.
ХОРТ ХАВДРЫН ЭСРЭГ ЭМ, СҮРЬЕЭГИЙН СУДАЛГАА
Шинэ аргыг практикт ашиглах анхны хувилбаруудын нэг нь сүрьеэг үүсгэгч бактерийн судалгаа байв. Нян бүрхүүлээ болгон ашигладаг трегалозын молекултай флюресцент будгийг нэгтгэж чаджээ. Судалгаа явуулахын тулд био аюулгүй байдлын өндөр түвшинтэй өрөө шаардлагатай байсан аж. “Тэр үед доцент байсан надад хуваарилдаг төсөв хүрэлцэхгүй. Оюутан цагтаа би фотоакустик калориметр бүтээж чадсан байхад төгсөх дамжааны оюутан минь сүрьеэ судалж яагаад болохгүй билээ гэсэн бодол төрсөн” хэмээн Каролин эргэн дурсав. Тэрбээр хамт ажиллагсадтайгаа бактерийн бүрхүүлийг бүрдүүлдэг молекулуудад флюресцент тэмдэглэгээ хийж чадсан. Үүний үр дүнднь сүрьеэгийн маш нарийн бөгөөд түргэвчилсэн шинжилгээ хийдэг болжээ.
Хэдэн жилийн дараа, Стэнфордын профессор байсан Каролин генийн ховор өвчин судалж байсан эрдэмтдийн багт уригдав. Гликопротеины солилцоонд оролцдог N-гликаназа ферментийг бие махбод нь нийлэгжүүлдэггүй өвчнөөр охин нь шаналж байсан, Цахиурын хөндийн бизнес эрхлэгч Мэтт Уилси уг багийг бүрдүүлж, санхүүжүүлсэн аж. Фермент болон үүний оролцдог урвалын судалгааг Каролин хийжээ. Түүний оролцооны ачаар N-гликаназын үүргийн талаар илүү олон зүйл тодорхой болсон гэнэ.
Каролин хорт хавдрын үеийн дархлааны тогтолцоог мөн сонирхдог. Клик химийн урвалын үндсэн дээр, жишээлбэл, хорт хавдрыг эмчлэх туршилт хийж байгаа. Хавдрын эхэн үед эсийн гадаргууг бүрхсэн гликанууд бүтцийн өөрчлөлтөд ордог бөгөөд үүнийг судлах нь хорт хавдрын эмчилгээний шинэ аргаболовсруулах боломж олгодог. Гликанд суурилсан хэд хэдэн вакцин өдгөө эмнэлзүйн туршилтад явж байна. Каролины үүсгэн байгуулсан “Palleon pharmaceuticals” стартап компани мөн энэ чиглэлээр судалгаа хийж буй. Энэ бол түүний цорын ганц бизнес биш бөгөөд тэрбээр өөр долоон компани хамтран байгуулжээ. “Хүмүүсийн шийдэж чадахгүй байгаа асуудлууд, сайн үйлчилдэггүй эм, эмнэх тангүй өвчтөнүүдийг анхааралтай судалдаг” гэж Каролин ярьсан байна. Хэдий чинээ олон стартап байна, төдий чинээ хамтран ажиллах боломж нэмэгдэхийг тэрбээр тэмдэглэжээ.
36 000 гаруй дагагчтэй твиттер хуудсаа Каролин Бертоцци идэвхтэй хөтөлдөг. TED-д тавьсан лекцийг нь 1.6 сая гаруй хүн үзсэн байна. Нобелийн шагналтнаар тодрох хүртэл тэрбээр алдартай эрдэмтэн байсангүй. Харин шинжлэх ухааны хүрээлэлдээ бол алдартай, эрдэм шинжилгээний 600 гаруй нийтлэл нь эш татагджээ. Харин одоо тэрбээр супер од болоод буй билээ.
