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[2022 노벨화학상] 버토지·샤플리스·멜달 수상... '클릭·생체직교 화학의 발전'
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[2022 노벨화학상] 버토지·샤플리스·멜달 수상... '클릭·생체직교 화학의 발전'
  • 심성필 기자
  • 승인 2022.10.06 16:04
  • 댓글 0
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캐럴린 버토지(55) 미국 스탠퍼드대 교수
모르텐 멜달(68) 덴마크 코펜하겐대 교수
배리 샤플리스(81) 미국 스크립스연구소 교수
클릭 화학, 현재 강력한 암 치료법 임상 시험에서 환자에 직접 적용
항체에 약물을 연결하기 위해 생체 직교 화학을 사용
"화학자들의 분자 연결에 대한 생각 방식에 혁명 일으켜"

올해 노벨화학상 수상자는 어떤 과학자가 수상했을까.

분자를 빠르게 연결하고 살아있는 세포에 적용하는 반응에 대한 연구로 세 명의 과학자가 2022년 노벨화학상의 공동 주인공이 됐다.

2022년 노벨 화학상을 공동 수상한 세 명의 과학자(캐럴린 버토지, 모르텐 멜달, 배리 샤플리스 교수) /THE NOBEL PRIZE 갈무리

5일(현지시간) 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 기자회견을 통해 2022년 노벨 화학상은 '클릭·생체직교 화학의 발전'을 이끈 캐럴린 버토지(55) 미국 스탠퍼드대 교수, 모르텐 멜달(68) 덴마크 코펜하겐대 교수, 배리 샤플리스(81) 미국 스크립스연구소 교수를 공동 수상자로 선정했다고 발표했다.

노벨 위원회에 따르면 배리 샤플리스와 모르텐 멜달 교수는 '클릭 화학(분자 빌딩 블록이 빠르고 효율적으로 결합되는 기능적 형태의 화학)'의 기초를 마련했다고 평가받았다. 1998년 '클릭 화학'이라는 용어가 샤플리스에 의해 만들어졌으며, 캐럴린 버토지는 클릭 화학을 새로운 차원으로 끌어올려 살아있는 유기체에 활용을 시작할 수 있게 했다.

화학을 바꾼 클릭 반응 /이미지=THE NOBEL PRIZE

화학의 합성에서 클릭 화학은 생체 접합에 일반적으로 사용되는 생체 적합성 소분자 반응의 일종으로 선택한 기질을 특정 생체 분자와 결합할 수 있다. 클릭 화학은 현재 강력한 암 치료법 임상 시험에서 환자에 직접 적용되고 있으며, 클릭 화학 전문가들은 그 잠재적인 응용 분야는 재료 과학에서 생명을 구하는 약물에 이르기까지 무한하다고 말한다. 

바이오 제약 산업의 연구원들은 새로운 약물 분자의 생물학적 표적을 결정하고 특정 유형의 세포 수용체를 찾을 수 있는 항체에 약물을 연결하기 위해 생체 직교 화학을 사용한다.

배리 샤플리스는 반응이 빠르고 원치 않는 부산물을 피하는 단순하고 신뢰할 수 있는 화학의 한 형태인 클릭 화학의 개념을 만들었다. 이후 모르텐 멜달과 배리 샤플리스는 서로 독립적으로 현재 클릭 화학의 최고 보석인 '구리 촉매 아지드-알킨 고리화 첨가'를 발표했다. 이는 현재 널리 사용되는 우아하고 효율적이라고 표현되는 화학반응이며 다른 많은 용도 중에서 의약품 개발과 DNA 매핑 및 더 적합한 물질 생성에 활용되고 있다.

생물 직교 화학이 세포를 밝힌다. /이미지=THE NOBEL PRIZE

캐럴린 버토지는 세포 표면에 중요하지만 파악하기 어려운 생체 분자인 글리칸(glycan)을 매핑하기 위해 살아있는 유기체 내부에서 작동하는 클릭 반응을 개발했다. 그녀의 생체직교 반응은 세포의 정상적인 화학반응을 방해하지 않고 일어나며, 이러한 반응은 이제 전 세계적으로 세포 탐색과 생물학적 과정을 추적하는 데 사용된다. 생물직교 반응을 사용해 연구자들은 현재 임상 시험에서 테스트 중인 암 의약품 표적화를 개선했다. 

클릭 화학과 생체직교 반응은 화학을 기능주의 시대로 이끌었으며, 이는 인류에게 가장 큰 이익을 가져다준다고 노벨위원회는 밝히고 있다.

"오랫동안 화학자들은 점점 더 복잡한 분자를 만들고자 하는 열망을 가져왔는데 제약 연구에서 종종 의약 특성을 가진 천연 분자를 인위적으로 재창조하는 것과 관련 있다. 이는 많은 훌륭한 분자 구조로 이어졌지만 일반적으로 시간이 많이 걸리고 생산 비용이 많이 드는 문제가 있었다"

노벨 화학위원회 요한 아크비스트(Johan Åqvist) 의장은 "올해의 화학상은 지나치게 복잡한 문제가 아니라 쉽고 간단한 문제를 다루고 있다. 기능 분자는 간단한 경로를 통해서도 만들어질 수 있다"라며 선정 배경을 설명했다. 그러면서 "이는 화학자들이 분자 연결에 대한 생각 방식에 혁명을 일으켰다"라고 말했다. 

케미컬뉴스 심성필 기자


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