Den første danske Nobelpris i kemi gik i 1997 til fysiolog Jens Christian Skou (1918-2018) ved Aarhus Universitet. Han blev hædret for opdagelsen af natriumkalium-pumpen, et transportprotein, der sidder i cellemembranen og regulerer udvekslingen af natrium- og kaliumioner mellem cellens indre og omgivelserne. 

Opdagelsen byggede videre på den danske fysiolog Hans Henriksen Ussings (1911-2000) vigtige arbejde i 1940’erne med transport af stoffer over cellemembraner. Hvor Ussing havde påvist, at transporten fandt sted, gik Skou et skridt videre og identificerede den konkrete molekylære mekanisme.

Natrium-kalium-pumpen er essentiel i alle organismer med nervesystem. Ved konstant at flytte ioner ind og ud af cellen skaber den en elektrisk spændingsforskel over cellemembranen. Denne spænding er afgørende for, at nerveceller kan sende impulser rundt i hjernen eller ud til muskler, kirtler og organer. Samtidig udnyttes spændingsforskellen til såkaldt sekundær transport, hvor andre vigtige molekyler – som sukker og aminosyrer – bringes ind i cellen.

Da Skou fremlagde sine resultater i 1950’erne og 1960’erne, mødte han imidlertid betydelig skepsis. Forestillingen om et protein, der strakte sig tværs gennem cellemembranen og aktivt transporterede ioner, passede dårligt med tidens teorier. Det tog mange års undersøgelser af mere end 20.000 strandkrabber med store nerveceller, før forskningsverdenen accepterede hans resultater.

I dag regnes natrium-kalium-pumpen som en grundpille i cellebiologien, og viden om dens funktion har haft stor betydning for udviklingen af lægemidler mod blandt andet hjertesygdomme, forhøjet blodtryk og neurologiske lidelser som epilepsi.

Skous afgørende indsigt var, at dannelse af iongradienter kræver energi. Han viste, at natrium-kalium-pumpen fungerer som et enzym, der ved hjælp af ATP – cellens universelle energimolekyle – skifter form og dermed kan flytte ioner mod deres koncentrationsgradient. Dermed blev transport over cellemembraner forbundet direkte med cellens energistofskifte. Opdagelsen bandt fysiologi, kemi og biologi tæt sammen og ændrede grundlæggende forståelsen af cellen som et aktivt, dynamisk system.

Præcis 25 år senere, i 2022, gik Nobelprisen i kemi igen til en dansk forsker. Denne gang til kemiker Morten Meldal (f. 1954) fra Københavns Universitet, som fik prisen sammen med to amerikanske forskere for udviklingen af klikkemi. Hvor Skous arbejde handlede om at forstå naturens egne molekylære maskiner, gav klikkemi videnskaben et nyt og kraftfuldt værktøj til selv at bygge molekyler.

Klikkemi er en metode, hvor to molekyler kan forbindes hurtigt, effektivt og med stor præcision – næsten som at klikke legoklodser sammen. Før klikkemi var mange kemiske synteser besværlige, energikrævende og fulde af uønskede biprodukter.

Meldal og den amerikanske kemiker Karl Barry Sharpless (f. 1941) opdagede uafhængigt af hinanden i begyndelsen af 2000’erne en reaktion, der ændrede dette billede. Reaktionen kunne forløbe i vand, krævede kun små mængder kobber og var skånsom nok til at fungere i biologiske systemer.

Meldals arbejde med klikkemi har rødder i hans tid på Carlsberg Laboratorium, hvor han fra 1988 til 2011 arbejdede med kemisk syntese. Sammen med en ph.d.-studerende opdagede han ved et tilfælde en reaktion, der dannede stabile ringformede molekyler – triazoler – med en hidtil uset effektivitet. Nyheden om opdagelsen spredte sig hurtigt, og klikkemi blev et standardværktøj i laboratorier verden over.

Betydningen af klikkemi rækker langt ud over kemien selv. Metoden anvendes i dag inden for lægemiddeludvikling, vacciner, diagnostik, materialeforskning og cellebiologi.

Et særligt vigtigt anvendelsesområde er udviklingen af antistof-lægemiddel-konjugater, hvor et antistof fungerer som målstyret transportør for et stærkt lægemiddel, der først aktiveres på for eksempel en kræftcelle. Netop denne anvendelse blev videreudviklet af den tredje nobelprismodtager i 2022, den amerikanske kemiker Carolyn Bertozzi (f. 1966).

Det særlige ved klikkemien er ikke blot reaktionens effektivitet, men dens robusthed. Reaktionen virker næsten altid, uanset hvilke molekyler der kobles sammen og uden at forstyrre andre kemiske processer. Opdagelsen har givet kemikere et universelt værktøj til at bygge komplekse strukturer trin for trin. Klikkemi har gjort kemisk syntese hurtigere, mere pålidelig og langt lettere at anvende uden for kemilaboratoriet.

De to danske Nobelpriser i kemi fortæller tilsammen en større historie om kemien som både erkendelse og redskab. Fra Skous afdækning af livets grundlæggende ionstrømme til Meldals elegante metoder til at bygge nye molekyler viser de, hvordan tålmodig grundforskning kan ændre vores forståelse af livet – og samtidig give os nye muligheder for at gribe ind i det.

Kapitlet er skrevet af Kristian Sjøgren.