மூலக்கூறுகளுக்குப் பூட்டுப்போட்டவர்களுக்கு வேதியியல் நோபல்!

மிகப் பிரபலமான தொலைக்காட்சித் தொடர்களுள் ஒன்று ‘ஸ்க்விட் கேம்’ (2021). பல நூறு பேருக்கிடையே மரண விளையாட்டுகள் நடத்தி இறுதியில் உயிர்பிழைக்கும் ஒரே ஒரு நபருக்குப் பல கோடிகள் பரிசாக வழங்கப்படும். அதில் ஒரு விளையாட்டு. உயரத்தில் கயிறு இழுக்கும் போட்டி. இரண்டு குழுக்களுக்கும் இடையே அந்தரம். தோற்கும் அணியினர் மேலிருந்து கீழே விழுந்து இறந்துபோக நேரிடும். ஒரு பக்கம் கிழவர் ஒருவர் உள்ளிட்ட நோஞ்சான் அணி. எதிர்ப் பக்கம், பலசாலிகள் அணி. ஆனால், வெல்வது நோஞ்சான் அணிதான். கிழவரின் வழிகாட்டுதலில் அனைவரும் ஒத்திசைந்து ஒருவருக்கொருவர் 100% பொருந்திக்கொண்டு அந்தச் செயலில் ஈடுபட்டதால் அந்த வெற்றி. மூலக்கூறுகளும் அப்படி 100% பொருந்திக்கொண்டு வெற்றி பெற்றால்? அதற்காகத்தான் இந்த ஆண்டின் நோபல்.

2022ஆம் ஆண்டு நோபல் பரிசு பேராசிரியர் கேரலின் ஆர். பெர்டோஸி (Carolyn R. Bertozzi), பேராசிரியர் மார்ட்டென் மெல்டால், பேராசிரியர் பேரி ஷார்ப்ளெஸ் (K. Barry Sharpless) ஆகிய மூவருக்கும் அறிவிக்கப்பட்டிருக்கிறது. ‘பூட்டல் வேதிவினை’ (Click Chemistry) ‘நேரடி இலக்கு உயிரி வேதிவினை’ (Bioorthogonal Chemistry) ஆகிய துறைகளின் கண்டுபிடிப்புக்காக இந்தப் பரிசு அறிவிக்கப்பட்டிருக்கிறது.

பூட்டல் வேதிவினை – ஒரு முன்கதை

இயற்கையில் உள்ளதைப் போல புதிய மூலக்கூறுகளை பெரும்பாலான வேதியியலர்கள் செயற்கையாக உருவாக்கிக்கொண்டிருக்கிறார்கள். இந்தச் செயல்பாடு தொழில்துறை, வேளாண்துறை, மருந்தியல் என்று பல துறைகளுக்கும் உயிர்நாடி. இதில் உள்ள சிக்கல் என்னவென்றால் இயற்கை மிகவும் இயல்பாக உருவாக்கும் இந்த மூலக்கூறுகளை அறிவியலர்கள் உருவாக்கும்போது நிறைய ஆற்றல், பொருட்கள் செலவழிக்கப்படுகின்றன. இதனால் தேவையான பொருள்களுடன் தேவையற்ற துணைப்பொருள்களும், பெரும்பாலானவை கழிவுகள், உருவாகிவிடுகின்றன. இது பொருட்செலவு மிக்கதாக மட்டுமல்லாமல் சுற்றுச்சூழலுக்கும் பெருங்கேடாக மாறிவிடுகிறது. மருந்து உற்பத்தித் துறையை எடுத்துக்கொள்வோம். ஒரு கிலோ மருந்து தயாரிக்கும்போது அதன் துணைவிளைவாக 25-லிருந்து 100 கிலோ வரை கழிவுப் பொருட்கள் உற்பத்தியாவதாகக் கூறப்படுகிறது. இதையெல்லாம் தவிர்ப்பதற்கு அமெரிக்க வேதியியலர் பேரி ஷார்ப்ளெஸ் (பிறப்பு -1941) முன்வைத்த யோசனைதான் ‘பூட்டல் வேதிவினை.’

இதை இப்படி விளக்கலாம். எதற்காக வேதியியலர்கள் இயற்கையை நகலெடுத்து மூலக்கூறுக்களை உருவாக்குகிறார்கள்? இயற்கையில் உள்ள மூலக்கூறு என்ன செய்கிறதோ அதையே தாங்கள் உருவாக்கும் மூலக்கூறையும் செய்ய வைக்கத்தானே! எது செய்கிறது என்பதைவிட என்ன செய்யப்படுகிறது, அதாவது செயல், என்பதுதானே நமக்கு முக்கியம்! ஆகவே, இயற்கையான மூலக்கூறுகளை விட்டுவிட்டு புதிய மூலக்கூறுகளை உருவாக்க வேண்டும். இந்தப் புதிய மூலக்கூறுகள், தேவையற்ற துணைப் பொருட்களைத் தவிர்த்துவிட்டுத் தேவையான பொருட்களை மட்டுமே உருவாக்கும் வேதிவினைகளை நிகழ்த்தும். ஆகவே, இது பசுமை வழிமுறைக்கான வேதிவினை. இதைச் செய்வதற்கு ஒன்றுக்கொன்று முழுமையாகப் பொருந்தக்கூடிய மூலக்கூறுகள் வேண்டும். ஒரே செயலை யார் திறம்படவும் விரைவாகவும் செய்து முடிக்கிறார்கள் என்பதைக் கண்டறிவதற்கு பல குழுக்களுக்கும் இடையே போட்டி வைப்போம் அல்லவா! ஒருவருக்கொருவர் இணக்கமாகவும் நட்போடும் ஒத்திசைவோடும் திட்டமிடலோடும் செயல்படுபவர்கள்தான் இதில் வெற்றி பெறுவார்கள்.

முறையான திட்டமிடல் இருந்தால் உழைப்பும் நேரமும் கொஞ்சம் செலுத்தினாலே போதும் (ஸ்க்விட் கேம் பாணி). ஆக, ஒருவருக்கொருவர் நன்றாகப் பொருந்திப்போகக்கூடியவர்கள் இணைந்த அணி வெற்றி பெறுவதைப் போல ஒன்றுக்கொன்று நன்றாகப் பொருந்திப்போகும் மூலக்கூறுகளைக் கொண்டு வேதிவினைகளைத் திறம்பட செய்துமுடிக்க முடியும். இப்படி ஒரு மூலக்கூறும் இன்னொரு மூலக்கூறும் பொருந்துவதை இருக்கை வாரின் இரண்டு முனைக் கொளுவிகளை (seat-belt buckle) பூட்டுப்போடுவது போல் மாட்டுவதை எடுத்துக்காட்டாகக் கூறி ஷார்ப்ளெஸ் விளக்கினார். கொளுவிகளை மாட்டும்போது ‘க்ளிக்’ என்று ஒலி தோன்றுவதால் ‘க்ளிக் கெமிஸ்ட்ரி’. முழுமையாக மாட்டப்படும் இருக்கைவார்தான் நமக்குப் பயன்தரும். அதேபோல்தான் முழுமையாகப் பூட்டிக்கொள்ளும் மூலக்கூறுகளும். ஆகவே, ‘பூட்டல் வேதிவினை’ என்று இதனைத் தமிழில் அழைக்கலாம்.    

எப்படி நடக்கிறது பூட்டல் வேதிவினை?

வேதிவினைகள் நடப்பதற்கு ஒரு இடைத்தரகர் அல்லது ஊக்குவிக்கும் பொருள் வேண்டும். அதுதான் வினையூக்கி (catalyst). பூட்டல் வேதிவினையில் ஆல்கைன்கள் என்ற கரிமப் பொருளுக்கும் அஸைடுகள் என்ற அயனிகளுக்கும் இடையில் வேதிவினை நடக்கும். இவை இரண்டும் இயற்கையாக ஒன்றுசேராதவை. ஆனால், தாமிரம் அயனி வினையூக்கியாக இருந்தால் இந்த வேதிவினை வெற்றிகரமாக நடக்கும்.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பைக் குறுகிய கால இடைவெளியில் அமெரிக்காவில் ஷார்ப்ளெஸும் டென்மார்க்கில் மார்ட்டென் மெல்டாலும் (பிறப்பு - 1954) செய்திருந்தார்கள். இது மூலக்கூறுகள் பூட்டிக்கொள்வதற்கான குறுக்குவழி என்பதால் நேரம், பணம் போன்றவை மிச்சம். அதைவிட சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த வழிமுறை. பூட்டல் வேதிவினையைப் பின்பற்றிப் பல்வேறு மூலக்கூறுகளைப் பல வேதியியலர்களும் வெற்றிகரமாகப் பொருத்தியிருந்தாலும் முதன்முறை செய்ததற்காக ஷார்ப்ளெஸுக்கும் மெல்டாலுக்கும் இந்த விருது.

கேரலின் பெர்டோஸி எங்கே வருகிறார்?

முன்னவர்கள் வேதியியலில் செய்ததை உயிரியலுக்கும் குறிப்பாக மருந்தியலுக்கும், விரிவுபடுத்தி வெற்றிகண்டவர் அமெரிக்க அறிவியலர் கேரலின் பெர்டோஸி (பிறப்பு - 1966). பூட்டல் வேதிவினையில் எப்படி ஒரு மூலக்கூறைத் திறம்பட இன்னொரு மூலக்கூறுடன் பொருத்தி விரயங்களைத் தவிர்க்கலாமோ அதே போல் உடலில் குறிப்பிட்ட ஒரு பகுதியில், செல்லில் சரியான இலக்கு நோக்கி ஒரு வேதிப்பொருளையோ மருந்தையோ செலுத்தினால் என்ன என்று பெர்டோஸி முயன்றுபார்த்ததுதான் ‘நேரடி இலக்கு உயிரி வேதிவினை.’ இதற்கு அவர் ஆங்கிலத்தில் உருவாக்கிய பதம் ‘Bioorthogonal Chemistry.’ இது ஒரு புதிய துறையாகவும் ஆகிவிட்டது. (orthogonal என்ற சொல்லின் மூலப்பொருள் கிரேக்க மொழியில் ‘செங்கோணம்’ என்றாலும் நாம் பேசிக்கொண்டிருக்கும் விஷயம் தொடர்பான பொருள் என்பது ‘ஒன்றை நோக்கி நேரடியாக’ என்பதே. சில இதழ்கள் ‘உயிரி செங்கோண வேதிவினை’ என்று நேர்ப்பொருளைக் கொண்டு மொழிபெயர்த்திருந்தன. நாம் நடைமுறைப் பொருளை அடிப்படையாகக் கொண்டு ’நேரடி இலக்கு உயிரி வேதிவினை’ என்று மொழிபெயர்க்கலாம்). தாமிரம் நச்சுப் பொருள் என்பதால் அதை வெற்றிகரமாக பெர்டோஸி தவிர்த்துவிட்டார்.

மருத்துவத்தின் பெரும் சவால்களுள் ஒன்று உடலின் பிற பகுதிகளுக்கு எந்த இடையூறும் விளைவிக்காமல் குறிப்பிட்ட பகுதிக்கு மட்டும் சிகிச்சை அளிப்பது அல்லது குறிப்பிட்ட பகுதியை மட்டும் ஆராய்ந்து பார்ப்பது. பெர்டோஸி கண்டுபிடித்த வழிமுறையால் உடலின் பிற பகுதிகளின் இயங்குமுறைக்கு எந்த இடையூறும் விளைவிக்காமல் ஒரு பகுதியை நேரடியாக ஆராய்ந்துபார்க்கலாம். உட்செலுத்தப்படும் மூலக்கூறுகள் ஒரு கட்டியை நேரடியாக அடைந்து ஒன்றுக்கொன்று அடுத்தடுத்துப் பொருந்திக்கொண்டு திறம்பட அந்தக் கட்டியின் மீது வினையாற்றும் அல்லது அதைக் கண்காணிக்கும். தரையில் ஒரு வட்டத்தை வரைந்துவிட்டு சற்றுத் தள்ளி நின்றுகொண்டு சில்லறைகளை எறிந்தால் பலவும் சிதறிப் போகும்; சில காசுகள்தான் வட்டத்துக்குள் சரியாக விழும். நமக்குச் செலுத்தப்படும் மருந்துகள் பலவும் அப்படித்தான். ஆனால், பெர்டோஸி எறிந்த சில்லறைகள் அனைத்தும் வட்டத்துக்குள்ளே எறிந்தவை. அந்தச் சில்லறைகளை எடுத்து இன்று புற்றுநோய் ஆராய்ச்சிகளைப் பலரும் மேற்கொண்டிருக்கிறார்கள். மானுட குலத்துக்கு பெர்டோஸி செய்த மகத்தான பங்களிப்புக்காக அவருக்கு இந்த நோபல்.

கவனிக்க வேண்டிய இன்னொரு விஷயம்!

நோபல் பரிசு பெற்றதும் பெரும்பாலான அறிவியலர்கள் அங்கேயே நின்றுவிடுவார்கள். ஆனால், தற்போது நோபல் பரிசு பெற்ற பேரி ஷார்ப்ளெஸ் அப்படியல்ல. அவர் ஏற்கெனவே, 2001இல், வேதியியலுக்காக நோபல் பரிசு பெற்றவர். அந்த ஆண்டில்தான் ‘பூட்டல் வேதியிய’லுக்கான விளக்கத்தையும் விரித்தெடுத்தார். தொடர்ச்சியான ஊக்கம், தொடர்ச்சியான செயல்பாடு போன்றவை அனைவரும் ஷார்ப்ளெஸிடமிருந்து கற்றுக்கொள்ள வேண்டியவை.