"Идеальная клик-реакция должна работать всегда и везде"

В их числе химик Валерий Фокин, профессор Института Скриппса (Калифорния, США), адъюнкт-профессор МФТИ, руководитель российской лаборатории химического синтеза биофармкластера «Северный». На момент сдачи номера в печать еще не было известно, стал Валерий Фокин нобелевским лауреатом или нет. Но даже если не стал, велика вероятность того, что он будет награжден Нобелевской премией в ближайшие годы: прогнозы Thomson Reuters считаются относительно точным.

Какие эмоции вы испытали, узнав, что включены в число наиболее вероятных претендентов на Нобелевскую премию?

Эмоции достаточно сложные. Надо понимать, что Thomson Reuters назвало меня и ряд других ученых «лауреатами цитирования». Этот рейтинг основан на цитируемости работ ученого его коллегами. К сожалению, зачастую говорят лишь об одном аспекте этого рейтинга — прогнозах вручения Нобелевской премии. Но дебаты Нобелевского комитета долгое время хранятся в строжайшей тайне. Я, как и все остальные, естественно, не имею к ним доступа.

Вы попали в список Thomson Reuters благодаря своим работам в области так называемой клик-химии. Что это такое?

Этот термин ввел в научный обиход в 1997 году Барри Шарплесс из Исследовательского института Скриппса в Калифорнии. Основной целью клик-химии было ускорение поиска биологически активных веществ для фармацевтической промышленности.

В 1998–1999 годы, проходя стажировку в лаборатории Шарплесса, я из первых уст узнал о развитии этого направления. А в 2002-м я обнаружил, что реакция циклоприсоединения алкинов и азидов особенно эффективно катализируется солями меди в водных средах в присутствии аскорбиновой кислоты. Кстати, реакциями солей металлов с витамином С я интересовался еще со школы: они очень красочные, хотя в синтезе ранее не использовались. Так вот, эта реакция одна из наиболее известных и часто используемых в клик-химии.

Несмотря на то что обычная реакция азид-алкинового присоединения известна более ста лет, применялась она очень редко из-за низкой скорости протекания. В условиях же катализа медью она проходит за минуты при комнатной температуре — в воде, в физрастворе, в крови, в супе или в молоке. Это и отличает ее от большинства других химических реакций.

Если бы вам надо было объяснить суть клик-химии человеку, который совсем-совсем ничего не понимает в науке. Как бы вы поступили?

Давайте попробуем. Клик-химия — это семейство реакций, которые позволяют максимально просто и с гарантированным результатом создавать новые молекулы с заданными свойствами. Идеальная клик-реакция должна работать всегда и везде.

Представьте популярную застежку-фастекс, которую используют на рюкзаках. Она будет застегиваться везде: в тепле, на снегу, на суше, под водой. И скреплять будет что угодно: клапан рюкзака, ремень сумки, брелок на телефоне. Собственно, слово «клик» появилось в названии именно по аналогии со звуком защелки.

Теперь уменьшим нашу застежку до размеров молекулы и попробуем «застегнуть» ее на молекулярном уровне. Защелка и пряжка теперь будут химическими соединениями, как, например, азид (три азота) и алкин (два углерода, соединенные тройной связью). Они друг друга не замечают, пока не добавлена медь, а вот тогда они моментально защелкиваются, образуя «замóк» из пяти атомов. Защелка эта работает практически во всех условиях, и большинство других молекул не мешают протеканию реакции. Таким образом, мы получаем универсальный инструмент, который, как разъем USB, позволяет соединять совершенно разные компоненты: например, белки и красители, лекарства и контрасты, органические и неорганические соединения и т. д.

Вы открыли свою реакцию чуть больше десяти лет назад. И уже сейчас говорят о присуждении Нобелевской премии. Это сравнительно небольшой срок для науки, особенно если вспомнить лауреатов, получавших награду лет через тридцать после первой публикации. Это потому, что клик-химия такая уникальная и значимая?

Наверное, нам в какой-то мере повезло, потому что в таких универсальных реакциях, как каталитическое азид-алкиновое присоединение, нуждались многие области науки, от самой химии до биологии, медицины и материаловедения. Ученые получили возможность легко изменять архитектуру существующих молекул; вводить метки в белки, нуклеиновые кислоты, сахара и другие биомолекулы, чтобы следить за их транспортом и превращениями прямо в живых клетках; синтезировать новые полимерные материалы.

Появились ли уже на рынке лекарственные препараты, для получения которых используются методы клик-химии?

На рынке достаточно много реагентов, основанных на нашей реакции, — они востребованы в молекулярной биологии и медицине. Также есть препараты, использующиеся как контрасты в позитронно-эмиссионной томографии, часто применяемой для обнаружения ранних метастазов. По крайней мере два препарата проходят клинические испытания, и несколько новых должны появиться на рынке в самое ближайшее время.

А вообще какие современные направления в химии могут через 10–20 лет быть отмечены Нобелевской премией?

Навряд ли я скажу что-то новое, упомянув такие области, как получение энергии из биомассы, «умные» материалы, изучение динамики и взаимодействия сложных биохимических процессов в живых организмах, которое приведет к более персонализированному лечению. Как видите, в каждом случае речь идет о нескольких дисциплинах, поэтому премии за открытия в данных областях могут быть получены почти с равной вероятностью как в химии или в физике, так и в физиологии и медицине.

Велика ли вероятность, что нобелевским лауреатом станет кто-то из российских ученых?

Мне трудно оценивать эту вероятность, хотя я знаю, что в России есть химики, которые активно работают на самых передовых направлениях. В нашей стране всегда были сильные школы практически во всех областях науки, особенно в физике, математике и химии. Премию по физике россияне, точнее, выходцы из России получили совсем недавно, хотя и за ра­боту, выполненную за рубежом. А вот работы по химии не отмечались с 1956 года. Объективные причины достаточно очевидны: современная наука требует больших капиталовложений, а серьезные результаты за несколько лет не появляются. К сожалению, далеко не вся научная деятельность в России получала необходимое финансирование.