Aumentare la nostra comprensione dei processi cellulari richiede informazioni sui tipi di biomolecole coinvolte, le loro posizioni, e le loro interazioni. Ciò richiede che le molecole vengano etichettate senza influenzare i processi fisiologici (bioortogonalità). Funziona quando i marcatori sono accoppiati molto rapidamente e selettivamente usando piccole molecole e "click chemistry". Nel diario Angewandte Chemie , un team di ricercatori ha ora introdotto un nuovo tipo di reazione clic che è adatto anche a cellule e organismi viventi.

Come esempio, l'etichettatura delle biomolecole consente la localizzazione e la caratterizzazione dei tumori quando viene iniettato un anticorpo che si lega a molecole specifiche nelle cellule tumorali. Viene quindi iniettato anche un colorante. Gli anticorpi e il colorante sono entrambi dotati di piccoli gruppi molecolari che non hanno quasi alcuna influenza sui processi cellulari. Quando incontrano la loro controparte, si legano immediatamente e in modo specifico l'uno all'altro senza reazioni collaterali, con la stessa facilità con cui le due parti fanno clic insieme. Da qui deriva il termine chimica dei clic. Il colorante rimane attaccato solo alle cellule tumorali, rendendoli rilevabili.

La reazione click chemistry più nota è la reazione azide-alchino. Un gruppo azidico reagisce con un gruppo alchino per formare un anello a cinque membri. Però, questa reazione richiede un catalizzatore di rame tossico, rendendolo inadatto ai sistemi viventi. Un'alternativa è l'uso di alchini ciclici, in cui il triplo legame è talmente sollecitato che la reazione funziona senza catalizzatore. Ancora, il ciclo può essere inadatto per alcune applicazioni.

Un team guidato da Justin Kim presso il Dana-Farber Cancer Institute e la Harvard Medical School ha ora sviluppato una reazione di clic alternativa con lineare, alchini terminali, che funziona rapidamente ed è privo di catalizzatori in condizioni fisiologiche complesse. Dopo un'analisi precisa delle interazioni elettroniche negli alchini e test con una varietà di sostituenti, il team ha scoperto che alcuni alchini con alogeni su entrambi i lati del triplo legame sono sufficientemente reattivi. Il trucco era bilanciare le diverse influenze dei singoli sostituenti in modo che gli alchini fossero sufficientemente attivati ​​(attivazione push-pull) per reagire senza un catalizzatore pur rimanendo al sicuro dall'attacco dei componenti cellulari. Per l'altra metà dell'unità di clic il team ha scelto di utilizzare N, N-dialchilidrossilammine (composti organici contenenti sia azoto che ossigeno) al posto delle azidi convenzionali. I prodotti di reazione risultanti (enamine-N-ossidi) sono biocompatibili.

Queste nuove reazioni ai clic (eliminazioni retro-Cope) sono molto veloci. I prodotti sono formati in modo regioselettivo, e i componenti sono sufficientemente stabili e possono essere facilmente introdotti nelle biomolecole. Ciò amplia lo spettro delle reazioni di accoppiamento bioortogonale per l'etichettatura cellulare nei sistemi viventi.