Esta história foi atualizada na quarta-feira, 6 de outubro, às 13h23 PDT.

Bertozzi, professor de Anne T. e Robert M. Bass na Escola de Humanidades e Ciências e professor de química, com nomeações de cortesia em Química e Biologia de Sistemas e Radiologia, ganhou o Prêmio Nobel de Química de 2022 – apenas alguns dias antes seu aniversário de 56 anos na próxima segunda-feira.

Ela divide o prêmio de US$ 10 milhões de coroas suecas (cerca de US$ 1 milhão) igualmente com Morten Meldal, professor da Universidade de Copenhague; e K. Barry Sharpless, PhD '68, professor da Scripps Research “para o desenvolvimento da química do clique e da química bioortogonal”. O Prêmio Nobel de Química é concedido pela Real Academia Sueca de Ciências .

Bertozzi foi reconhecido por fundar o campo da química bioortogonal, um conjunto de reações químicas que permite aos pesquisadores estudar moléculas e suas interações nos seres vivos sem interferir nos processos biológicos naturais. O laboratório de Bertozzi desenvolveu os métodos pela primeira vez no final dos anos 1990 e início dos anos 2000. Desde então, seu laboratório e outros os usaram para responder a perguntas fundamentais sobre o papel dos açúcares na biologia, para resolver problemas práticos, como desenvolver melhores testes para doenças infecciosas e criar um novo medicamento biológico que possa direcionar melhor os tumores, que agora está sendo testado em ensaios clínicos.

“Eu não poderia estar mais feliz que Carolyn Bertozzi ganhou o Prêmio Nobel de Química”, disse o presidente de Stanford, Marc Tessier-Lavigne. “Ao ser pioneira no campo da química bioortogonal, Carolyn inventou uma nova maneira de estudar os processos biomoleculares, que ajudou cientistas de todo o mundo a obter uma compreensão mais profunda das reações químicas nos sistemas vivos. Seu trabalho teve um impacto notável no mundo real, desencadeando novas abordagens diagnósticas e terapêuticas para tratar doenças. Carolyn é tão merecedora dessa honra, e todos nós em Stanford estamos tremendamente orgulhosos de chamá-la de nossa.”

Na manhã de quarta-feira, Bertozzi levou as mãos ao rosto, em estado de choque. "Eles ligam e eu nem acordei... A Starbucks ainda nem está aberta", ela exclamou de pijama na mesa da cozinha em Palo Alto.

Às 3 da manhã, Bertozzi tinha quase três dúzias de mensagens de voz. “É assim que vai ser o dia todo. Isso é loucura”, disse ela. “Talvez eu devesse cancelar reuniões.”

Fazendo uma pausa entre as entrevistas cerca de duas horas depois para verificar suas mensagens, Bertozzi disse: “Minha família já está reservando seus voos para Estocolmo. Isto é hilário. Volta a dormir!"

Às 1h43, Bertozzi foi acordada por um telefonema de um membro do comitê do Nobel que, além de dar a notícia importante, disse a ela: “Você tem 50 minutos para se recompor e esperar até que sua vida mude”.

Instruída a não compartilhar o anúncio fora de seu círculo íntimo mais restrito, a primeira pessoa que Bertozzi ligou foi seu pai, William Bertozzi, um professor de física aposentado do MIT. “Ele tem 91 anos e, claro, ficou muito feliz”, disse Bertozzi. “E então ele ligou para minhas irmãs para mim, e nós mandamos mensagens de texto. Uma de minhas irmãs e meu pai assistiram ao vivo.”

O desenvolvimento de Bertozzi da química bioortogonal – um termo que Bertozzi cunhou, que significa “não interagir com a biologia” – surgiu de um interesse em moléculas de carboidratos complexos, chamados glicanos. Junto com proteínas e ácidos nucléicos como o DNA, eles são um dos principais blocos de construção da vida e também um dos menos compreendidos – em grande parte porque são difíceis de fazer em laboratório e, quando Bertozzi começou sua carreira, um dos mais difíceis de analisar.

Então, depois de trabalhar por anos para entender a estrutura e a função de um glicano, Bertozzi teve uma ideia: e se ela pudesse anexar marcadores fluorescentes a moléculas de açúcar, para que pudesse literalmente ver onde os açúcares estavam nas células vivas? A parte complicada não foi anexar uma etiqueta fluorescente, no entanto. Em vez disso, estava anexando essa etiqueta de uma maneira que não interferia com o que o açúcar e todas as outras moléculas da célula deveriam estar fazendo.

Bertozzi, então professor de química da Universidade da Califórnia, em Berkeley, e colegas tentaram várias reações químicas diferentes para fazê-lo funcionar, mas acabaram desenterrando um processo de cerca de cem anos chamado reação de Staudinger e o modificaram para seus propósitos. A reação, agora conhecida como ligação de Staudinger ou ligação de Staudinger-Bertozzi, permitiu que ela anexasse marcadores fluorescentes a moléculas de açúcar especialmente modificadas depois que as moléculas de açúcar já haviam sido incorporadas a uma célula – tudo sem reações que estragariam a bioquímica de uma célula. Pela primeira vez, os químicos puderam realmente ver como os açúcares eram distribuídos na superfície de uma célula, mas a descoberta também abriu as portas para o estudo da química como ela realmente acontece nos seres vivos, um dos ambientes químicos mais complexos imagináveis.

O próximo passo na química bioortogonal construída sobre o trabalho de Sharpless e Meldal na química de cliques – uma forma de química simples e confiável onde os blocos de construção molecular se encaixam de forma rápida e eficiente. Procurando uma maneira de acelerar seu processo bioortogonal, Bertozzi viu potencial em uma reação que Sharpless e Meldal descobriram independentemente, chamada cicloadição azida-alcino catalisada por cobre. Essa reação, já a joia da coroa da química do clique, exigia modificação para uso em células vivas porque introduziria cobre na célula, que é tóxico. Inspirado na química dos livros clássicos, o laboratório de Bertozzi modificou a reação, resultando em uma química de clique sem cobre. Essa versão mais rápida da química bioortogonal permitiu a Bertozzi rastrear a atividade dos glicanos nas células ao longo do tempo.

Desde o seu desenvolvimento, as reações bioortogonais de Bertozzi e seus derivados têm sido usados ??para estudar como as células constroem proteínas e outras moléculas, para desenvolver novos medicamentos contra o câncer e para produzir novos materiais para armazenamento de energia, entre muitas outras aplicações.

“A pesquisa na interface da química e da biologia sempre foi onde eu pratico, e ter um Prêmio Nobel em biologia química é realmente ótimo para o campo”, disse Bertozzi, que também é pesquisador do Howard Hughes Medical Institute (HHMI). que ajuda a financiar seu trabalho desde 2000. “O campo não é tão antigo, mas o impacto é claro.”

Apesar de ter tido apenas algumas horas para refletir sobre seu novo status de laureada com o Nobel, Bertozzi já está considerando maneiras de aproveitar ao máximo a homenagem. “Sou a mesma pessoa que era à 1 da manhã, mas estou percebendo que minha voz agora tem uma plataforma e estou pensando em como usar isso.”

Nos últimos anos, disse Bertozzi, ela se interessou cada vez mais em aplicar suas décadas de experiência como química à medicina. Em 2015, Bertozzi mudou-se para Stanford para ajudar a liderar o Sarafan ChEM-H , um instituto dedicado a unir química, engenharia e medicina para entender melhor a saúde humana e tratar doenças. Em 2020, ela foi nomeada Diretora da Família Baker da Sarafan ChEM-H e trabalhou para construir conexões mais fortes entre pesquisadores fundamentais de química e biologia e pesquisadores clínicos do outro lado da rua na Stanford Medicine. Em sua própria pesquisa, ela ajudou a desenvolver novos testes de baixo custo para tuberculose, testes mais eficientes para HIV e uma nova classe de medicamentos que podem eliminar proteínas causadoras de doenças da superfície das células.

Ela também é conhecida como uma mentora prolífica, tendo aconselhado mais de 250 alunos de graduação, pós-graduação e pós-doutorandos. “Eu tive muito impacto, então sou o veículo através do qual os holofotes são lançados no campo e também em todos os incríveis alunos e pós-doutorandos que tive ao longo de uma carreira de 25 anos”, disse Bertozzi. .

"Você poderia dizer que uma ciência importante estava acontecendo em seu laboratório", disse Fred Tomlin, um ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Bertozzi. “A química bioortogonal não apenas criou um campo de pesquisa inteiramente novo, mas com o tempo, ela moldou esse campo para beneficiar diretamente a humanidade.”

A ex-aluna de pós-graduação Ellen Sletten elogiou Bertozzi por ser uma professora, mentora e defensora incrível das mulheres e das comunidades LGBTQ. “Ser uma mulher na ciência e ser treinada por ela, foi realmente inspirador vê-la falando sobre seus desafios e sou muito grata por ela ter aberto o caminho porque tornou muito mais fácil para todos nós nas próximas gerações que seguido”, disse Sletten, que agora é professor associado da UCLA.

Bertozzi fundou e continua a liderar o Programa de Treinamento Pré-doutorado Sarafan ChEM-H Química-Biologia Interface , que ajuda a treinar estudantes de pós-graduação para preencher a lacuna entre química, biologia e pesquisa médica. Juntamente com Chaitan Khosla, Marc e Jennifer Lipschultz, diretora do Stanford Innovative Medicines Accelerator (IMA), ela lançou o Programa de Pós-Graduação em Target Discovery para preparar recém-formados universitários de origens diversas e historicamente carentes para se candidatarem a programas de doutorado em ciências. Seu compromisso com a orientação e o aumento da diversidade na ciência foi reconhecido com o Lifetime Mentor Award 2022 da Associação Americana para o Avanço da Ciência.

Em meio a toda a agitação de documentar e celebrar esta última conquista, os membros da equipe de comunicação de Stanford não puderam deixar de notar que Bertozzi mantém uma árvore de Natal o ano todo em sua sala de estar. Quando perguntada sobre isso, ela explicou: “Todo dia é Natal”, antes de fazer uma pausa para acrescentar: “Hoje é definitivamente Natal”.

Chelcey Adami, Bjorn Carey, Melissa De Witte e Rebecca McClellan contribuíram para a reportagem desta história.