Chemie-Nobelpreis: Wie die Forschung die Medikamenten-Entwicklung erleichtert

Der Deutsche erhält den Preis zusammen mit David MacMillan für ein "geniales Werkzeug zum Aufbau von Molekülen".

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Benjamin List (l.) und David MacMillan.

(Bild: Nobel Media)

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Von
  • Andreas Wilkens

Der diesjährige Nobelpreis für Chemie geht gemeinsam an den Deutschen Benjamin List vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr, und den US-Amerikaner David MacMillan von der Princeton University. Das hat das Nobelkomittee Schwedische Akademie der Wissenschaften soeben bekannt gegeben. Sie bekommen den Preis für ein "geniales Werkzeug zum Aufbau von Molekülen".

"Viele Forschungsbereiche und Branchen sind auf die Fähigkeit der Chemiker angewiesen, Moleküle zu konstruieren, die elastische und langlebige Materialien bilden, Energie in Batterien speichern oder das Fortschreiten von Krankheiten hemmen können", erläutert das Komittee. Diese Arbeit erfordere Katalysatoren, die chemische Reaktionen kontrollieren und beschleunigen, ohne Teil des Endprodukts zu werden, zum Beispiel in Autos, um giftige Substanzen in Abgasen in harmlose Moleküle umzuwandeln.

Katalysatoren seien daher grundlegende Werkzeuge für Chemiker, aber die Forscher glaubten lange, dass es im Prinzip nur zwei Arten von Katalysatoren gab: Metalle und Enzyme. Benjamin List und David MacMillan erhalten den Nobelpreis für Chemie 2021, weil sie im Jahr 2000 unabhängig voneinander eine dritte Art der Katalyse entwickelt haben, die asymetrische Organokatalyse.

Die Idee der Organokatalyse – also das verwenden kleiner metallfreier organischer Moleküle, die keine Biomoleküle sind – stammt bereits aus dem vorletzten Jahrhundert. Was Benjamin List und David MacMillan gelang, war organische Synthesen mit diesen Katalysatoren nicht nur ablaufen zu lassen, sondern gezielt zu steuern, welche räumliche Ausrichtung das Produkt hat. Besonders in der Naturstoffchemie ist die räumliche Struktur häufig entscheidend für die Wirksamkeit eines Moleküls. Bei der Synthese von Naturstoffen können so genannte chirale Zentren innerhalb des Moleküls entstehen, bei denen die Atome unterschiedlich räumlich angeordnet, ansonsten jedoch völlig identisch sind. Das ist vergleichbar mit der rechten und linken Hand, die sich ebenfalls nicht in Deckung bringen lassen, da sie Spiegelbilder voneinander sind.

Die Natur stellt meist – katalysiert durch Enzyme – nur eine der Varianten her. Beim Nachbau dieser Substanzen für Medikamente ist eine der großen Herausforderungen, ebenfalls nur diese eine Variante zu erzeugen nicht das Gemisch aus beiden, da Bild und Spiegelbild sich in ihrer Wirkung teilweise sehr stark unterscheiden können. Diese so genannte asymetrische Katalyse, bei der eine räumliche Struktur bevorzugt gebildet wird, ist die Domäne der Nobelpreisträger.

2020 ging der Chemie-Nobelpreis an Emmanuelle Charpentier von der Max-Planck-Forschungsstelle für die Wissenschaft der Pathogene in Berlin und Jennifer Doudna von der University of California in Berkeley für die Entwicklung einer Methode zur Genom-Editierung (CRISPR/Cas9).

Der Nobelpreis für Medizin wurde am Montag für dieses Jahr an David Julius und Ardem Patapoutian für die Erforschung des Berührungs- und des Temperatursinns vergeben. Der Physik-Nobelpreis wurde am gestrigen Dienstag an drei Klimaforscher vergeben, darunter den Deutschen Klaus Hasselmann. Der Preis ist dieses Jahr mit umgerechnet 980.000 Euro dotiert.

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(anw)