卡罗琳·贝尔托齐

斯坦福大学教授，2022年诺贝尔化学奖得主

卡罗琳·贝尔托齐（Carolyn R. Bertozzi），女，1966年10月10日出生于美国，斯坦福大学教授。

人物经历

1988年，哈佛大学化学系学士；

1993年，加州大学伯克利分校化学博士（加州大学旧金山分校免疫学博士后）；

2000年，霍华德休斯医学研究所研究员；

2015年6月，加入斯坦福大学；

曾当选为美国国家科学院医学研究所和美国艺术与科学院院士；

现为斯坦福大学教授。

主要成就

化学家努力构建越来越复杂的分子。长期以来，这一直非常耗时且昂贵。点击化学意味着分子构建块可以快速有效地结合在一起。2000 年左右，Carolyn Bertozzi 开始在生物体中使用点击化学。她开发了生物正交反应，这些反应发生在生物体内，而不会破坏细胞的正常化学反应。这些反应现在被用于探索细胞、跟踪生物过程和改善癌症药物的靶向。

1990 年代，当时生物化学和分子生物学正在经历爆炸性进展。使用分子生物学的新方法，世界各地的研究人员正在绘制基因和蛋白质图谱，试图了解细胞如何工作。有一种开拓精神，每天都有关于曾经不为人知的地区产生新的知识。

然而，有一组分子几乎没有受到任何关注：聚糖。这些是复杂的碳水化合物，由各种类型的糖组成，通常位于蛋白质和细胞的表面。它们在许多生物过程中起着重要作用，例如当病毒感染细胞或免疫系统被激活时。因此，聚糖是有趣的分子，但问题是分子生物学的新工具不能用于研究它们。因此，任何想要了解聚糖如何工作的人都面临着巨大的挑战。只有少数研究人员准备尝试攀登那座山，其中一位是卡罗琳·贝尔托齐（Carolyn Bertozzi）。

在 1990 年代初期，Carolyn Bertozzi 开始绘制一种将免疫细胞吸引到淋巴结的聚糖。由于缺乏高效的工具，他们花了四年时间才掌握聚糖的功能。这个充满挑战的过程让她梦想着更好的事物——她有一个想法。在一次研讨会上，她听了一位德国科学家的演讲，他解释了他如何成功地让细胞产生一种非天然的唾液酸变体，唾液酸是构建聚糖的糖之一。因此，Bertozzi开始怀疑她是否可以使用类似的方法让细胞产生一种具有化学处理的唾液酸。如果细胞能够将修饰的唾液酸掺入不同的聚糖中，她将能够使用化学手柄来绘制它们。例如，她可以将荧光分子附着在手柄上。然后，发射的光将揭示聚糖隐藏在细胞中的位置。

这是长期而专注的开发工作的开始。Bertozzi开始在科学文献中寻找化学手柄和她可以使用的化学反应。这不是一件容易的事，因为手柄不能与电池中的任何其他物质发生反应。它必须对除了她要连接到手柄的分子之外的所有东西都不敏感。她为此建立了一个术语：手柄和荧光分子之间的反应必须是生物正交的。

1997年，卡罗琳·贝尔托齐（Carolyn Bertozzi）成功地证明了她的想法确实有效。下一个突破发生在2000年，当时她找到了最佳的化学处理方式：叠氮化物。她以一种巧妙的方式修改了一种已知的反应——Staudinger反应，并用它来将荧光分子连接到她引入细胞聚糖的叠氮化物上。因为叠氮化物不影响细胞，它甚至可以被引入生物体内。

有了这个，她已经给了生物化学一份重要的礼物。凭借一点化学创造力，她改进的Staudinger反应可以用于以多种方式绘制细胞图谱，但Bertozzi仍然不满意。她已经意识到，她使用的化学手柄——叠氮化物——还有很多东西可以发挥。

此时，关于Morten Meldal和Barry Sharpless的新点击化学的消息在化学家中传播开来，因此Carolyn Bertozzi很清楚，只要有可用的铜离子，她的手柄（叠氮化物）就可以快速点击炔烃。问题是铜对生物有毒。因此，她再次开始深入研究文献，发现早在1961年就已经证明，如果炔烃被迫形成环形化学结构，叠氮化物和炔烃可以在没有铜帮助的情况下以几乎爆炸性的方式发生反应。应变产生如此多的能量，使反应顺利进行。

当她在细胞中测试时，反应效果很好。2004年，她发表了无铜点击反应，称为菌株促进的炔烃-叠氮化物环加成反应，然后证明它可以用来追踪聚糖。

这个里程碑也是更大事情的开始。Carolyn Bertozzi 继续改进她的点击反应，因此它在细胞环境中效果更好。与此同时，她和许多其他研究人员也利用这些反应来探索生物分子如何在细胞中相互作用并研究疾病过程。

Bertozzi关注的一个领域是肿瘤细胞表面的聚糖。她的研究得出了这样的见解，即一些聚糖似乎可以保护肿瘤免受人体免疫系统的侵害，因为它们使免疫细胞关闭。为了阻断这种保护机制，Bertozzi和她的同事们创造了一种新型的生物药物。它们已经加入了一种聚糖特异性抗体，该抗体可以分解肿瘤细胞表面的聚糖。这种药物现在正在晚期癌症患者的临床试验中进行测试。

许多研究人员也开始开发针对一系列肿瘤的可点击抗体。一旦抗体附着在肿瘤上，就会注射第二个点击抗体的分子。例如，这可能是一种放射性同位素，可用于使用PET扫描仪跟踪肿瘤，或者可以将致命剂量的辐射瞄准癌细胞。

所获荣誉

2022年2月，获得2022年度沃尔夫奖化学领域奖项。

2022年10月5日，瑞典皇家科学院宣布，将2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家卡罗琳·贝尔托齐、卡尔·巴里·沙普利斯和丹麦科学家莫滕·梅尔达尔，以表彰他们在发展点击化学和生物正交化学方面的贡献。

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