تا حالا فکر کردی دانشمندا چطور می‌تونن ببینن داخل یه سلول زنده دقیقاً چه خبرِ؟ مثلاً ببینن مولکول‌ها تو چه جای سلولی هستن و دارن چی کار می‌کنن؟ خب، بذار یه داستان جالب از سال ۲۰۰۷ برات تعریف کنم که توی دنیای شیمی یک عالمه چیز عوض کرد.
ماجرا از اینجا شروع شد که یک تیم دانشمند به رهبری «کارولین برتوزی» توی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، دنبال این بودن که یه دسته مولکول خاص توی بدن رو ببینن: «گلیکان‌ها». گلیکان ها چی هستن؟ بذار ساده بگم: گلیکان‌ها درواقع نوعی کربوهیدرات هستن که روی سطح سلول‌ها می‌شینن و با کلی اتفاق مثل التهاب یا حتی بیماری ربط دارن. دانشمندا می‌دونستن گلیکان‌ها مهمن، ولی نمی‌دونستن دقیق کجا هستن یا چطوری دارن کار می‌کنن چون نمی‌تونستن اونا رو به سادگی ببینن.
اینجا یه ایده جدید وارد ماجرا شد: «شیمی کلیک». اصلاً شیمی کلیک یعنی چی؟ یعنی یه جور شیمی که می‌شه خیلی سریع و راحت تیکه‌های مولکولی رو مثل لگو به هم وصل کرد. این ایده اصلی‌ش رو دو دانشمند به اسم‌های بری شارپلس و مورتن ملدال داده بودن. اونا فهمیده بودن که وقتی می‌خوای مولکول زیستی درست کنی، هی نباید با روش‌های سخت و چندمرحله‌ای پیش بری. اگه بتونی یه راه ساده پیدا کنی که دو تا قطعه رو سریع و تمیز به هم وصل کنی، کارت خیلی راحت‌تر می‌شه و حتی می‌تونی اینو تو صنعت داروسازی هم استفاده کنی.
اما مشکل اینجا بود: ترکیب کلیدی این شیمی کلیک یعنی اتصال آزید و آلکین – این دو تا ماده شیمیایی که وقتی با هم ترکیب می‌شن یه واکنش خیلی قوی و سریع می‌دن (آزید و آلکین دو نوع گروه شیمیایی هستن که خیلی راحت به هم وصل می‌شن) – نیاز به یه کاتالیزور داشت به اسم مس (کاتالیزور یعنی یه ماده که باعث می‌شه واکنش سریع‌تر انجام بشه). مشکل این بود که مس برای سلول زنده مثل سم می‌مونه! بنابراین استفاده ازش توی موجود زنده عملاً نشدنی بود.
اینجا بود که کارولین برتوزی یه حرکت جالب زد. اون کلی مطالعات قدیمی رو زیر و رو کرد و یه کشف خفن کرد: اگه آلکین رو به شکل حلقوی دربیاری، دیگه لازم نیست مس بزنی! خودش با آزید واکنش شدید می‌ده و هیچ ضرری هم به سلول نمی‌رسه. جالبه بدونی که اصطلاحاً به این روش، «شیمی کلیک بیواُرتوگونال» می‌گن. حالا «بیواُرتوگونال» یعنی چی؟ یعنی این واکنش شیمیایی، هیچ دخالتی توی اتفاقات طبیعی داخل سلول نمی‌کنه، یعنی راه خودش رو می‌ره و مزاحم فعالیت سلول نمی‌شه.
تیم برتوزی تو سال ۲۰۰۴ نشون داد که با این روش می‌شه مولکول‌های آزید رو به سلول‌های زنده چسبوند بدون اینکه بهشون آسیب بزنه. بعد توی سال ۲۰۰۷، اومدن رو سلول‌های همستر (بله، هم همستر سوژهٔ آزمایش بوده!) این روش رو امتحان کردن و تونستن گلیکان‌ها رو ببینن!
چی کار کردن؟ اومدن یه مولکول قندی که یه تیکه آزید بهش چسبونده بودن، وارد سلول کردن تا وارد گلیکان‌های سلول بشه. حالا به این سلول‌ها یه آلکین حلقوی متصل به یه پروتئین فلورسنت سبزرنگ (پروتئین فلورسنت یعنی پروتئینی که نور سبز می‌درخشه تو میکروسکوپ) اضافه کردن. وقتی این دوتا به هم چفت می‌شدن (همون کلیک معروف)، قسمت سبزرنگ توی سلول روشن می‌شد و دقیقاً نشون می‌داد گلیکان‌ها کجا هستن!
این داستان فقط یه کار نمایشی نبود؛ چون باعث شد دانشمندا بتونن تو کلی آزمایش مختلف مولکول‌ها رو توی سلول‌های زنده دنبال کنن. مثلاً دانشمندا با این روش تونستن حرکت گلیکان‌ها رو توی جنین گورخرماهی (یه ماهی آزمایشگاهی خیلی معروف) دنبال کنن یا ببینن سلول‌های سرطانی چطور خودشون رو با قندها از حمله سیستم ایمنی پنهون می‌کنن. همین شیمی کلیک حتی کلی تو کشف داروهای جدید هم کمک کرده؛ چون سریع می‌تونی انواع مولکول‌ها رو بسازی و امتحان کنی.
همون‌طور که شاید حدس زدی، این نوآوری حسابی صدا کرد و سال ۲۰۲۲ بود که سه نفر اصلی این داستان یعنی شارپلس، ملدال و برتوزی تونستن جایزه نوبل شیمی رو به خاطر شیمی کلیک ببرن!
خلاصه، گاهی یه ایده راحت (البته از بیرون ساده به نظر میاد!) کل علم رو متحول می‌کنه. شیمی کلیک هم دقیقاً از همین دست کشف‌هاست؛ یه پلی از شیمی کلاسیک تا دنیای زنده و جذاب سلول‌ها!
منبع: +
