با کارولین برتوتزی، برنده نوبل شیمی آشنا شوید

تجربه تمسخر و طرد شدن در دوران دانشجویی در دهه ۱۹۸۰ نتوانست کارولین برتوتزی را از دنبال کردن علاقه‌اش بازدارد؛ در واقع همین تجربه‌ها او را ترغیب کرد تا در آزمایشگاه خود فرهنگی فراگیر و پذیرنده ایجاد کند. کشف واکنش‌های بیوارتوگونال توسط برتوتزی که جایزه نوبل را برای او به ارمغان آورد، اکنون در سراسر جهان برای مطالعه سلول‌ها، ردیابی فرایندهای زیستی و تولید داروهای سرطان استفاده می‌شود.

به گزارش ایسنا، کارولین برتوتزی در سال ۱۹۶۶ در شهر لکسینگتون ایالت ماساچوست به دنیا آمد. او در خانواده‌ای رشد کرد که علم در آن مورد تشویق قرار می‌گرفت. پدرش، ویلیام برتوتزی، استاد مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) بود و امیدوار بود دخترش نیز در همان دانشگاه تحصیل کند، اما کارولین برنامه‌های دیگری در سر داشت.

به نقل از وبسایت جایزه نوبل، برتوتزی در سال ۱۹۸۴ به عنوان دانشجوی پیش‌پزشکی وارد دانشگاه هاروارد شد. او در تیم فوتبال دانشگاه بازی می‌کرد و همچنین نوازنده کیبورد در یک گروه موسیقی موفق بود. برتوتزی می‌گوید: تا زمانی که درسی در شیمی آلی نگذراندم، زیاد به شیمی فکر نکرده بودم. او امیدوار بود این درس اجباری سال دوم دانشگاه، آخرین مواجهه‌اش با شیمی باشد. اما برعکس، این درس الهام‌بخش او شد تا رشته تحصیلی‌اش را تغییر دهد و عشقی مادام‌العمر به شیمی در او شکل بگیرد.

شیمی زندگی مرا تغییر داد و من عاشق این رشته شدم. کارولین برتوتزی

با این حال، مسیر او بدون چالش نبود. در آن زمان الگوهای الهام‌بخش زیادی برای او وجود نداشت. تعداد زنان دانشمند موفق و شناخته‌ شده اندک بود.

برتوتزی در دوران کارشناسی با فضایی خصمانه در رشته‌ای مواجه شد که به گفته خودش در دهه ۱۹۸۰ «شهرتی مردسالارانه» داشت. او همچنین برای یافتن آزمایشگاهی که بتواند دانش نظری خود را در آن به کار بگیرد با مشکل روبه‌رو بود.

وی می‌گوید: آن زمان بود که برای نخستین بار متوجه شدم زنان به ‌طور غیررسمی از ورود به برخی حوزه‌های علمی بازداشته می‌شوند یا دست‌کم موانعی بر سر راهشان قرار دارد که کار را بسیار دشوار می‌کند.

با وجود این، او تسلیم نشد و در نهایت برای دوره‌های دکتری شیمی درخواست داد تا بتواند از آزادی، انعطاف‌پذیری و چالش‌های فرهنگ کار در آزمایشگاه، از جمله آزمایش‌های طولانی تا نیمه‌شب، لذت ببرد.

تجربه‌ای متفاوت در برکلی

برتوتزی تنها برای دومین بار در زندگی خود سوار هواپیما شد تا از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی بازدید کند. تفاوت فقط در آب‌وهوای گرم‌تر نبود؛ فضای دانشگاه نیز کاملا متفاوت بود. برکلی از زنان استقبال می‌کرد و یکی از مراکز اصلی شکل‌گیری رشته نوظهور بیوشیمی با فرهنگی فراگیر و پذیرنده بود. برتوتزی بلافاصله فهمید که این همان دانشگاهی است که به دنبالش بوده است.

وی به آزمایشگاه «مارک بدنارسکی»، استادیار جوان و پرانرژی، پیوست. بدنارسکی او را با مطالعه گلیکان‌ها آشنا کرد؛ پوشش‌های قندی روی سلول‌ها که نقش‌های حیاتی در فرایندهای زیستی ایفا می‌کنند. درک عملکرد گلیکان‌ها می‌توانست اسرار سیستم ایمنی و بسیاری از بیماری‌ها را آشکار کند.

اما متأسفانه بدنارسکی به طور ناگهانی به سرطان مبتلا شد. برتوتزی ناچار شد دکترای خود را بدون استاد راهنما به پایان برساند و برای انتشار مقالاتش نیز با دشواری روبه‌رو شد.

با این حال، این بحران در نهایت به تجربه‌ای ارزشمند تبدیل شد. او یاد گرفت چگونه پروژه تحقیقاتی خود را به ‌تنهایی هدایت و یک آزمایشگاه را مدیریت کند.

وی می‌گوید: از آن جا که تنها مانده بودم و همه چیز به خودم واگذار شده بود، این فرصت را پیدا کردم که بدون زمزمه‌های مداوم دیگران در گوشم، بفهمم واقعا می‌خواهم در آینده چه کاری انجام دهم.

شیفتگی به گلیکان‌ها و تولد شیمی بیوارتوگونال (Bioorthogonal)

پس از فارغ‌التحصیلی، برتوتزی همچنان مجذوب گلیکان‌ها بود. در اوایل دهه ۱۹۹۰، دانشمندان از ابزارهای جدید زیست‌شناسی مولکولی برای نقشه‌برداری از ژن‌ها و پروتئین‌ها استفاده می‌کردند. برتوتزی امیدوار بود راهی پیدا کند تا حرکت قندهای موجود در گلیکان‌ها را بدون اختلال در شیمی طبیعی بدن موجودات زنده ردیابی کند.

وی موفق شد پروب‌های تصویربرداری مولکولی را به ‌طور شیمیایی به گلیکان‌ها متصل کند تا بتوان آن‌ها را زیر میکروسکوپ مشاهده و نقشه‌برداری کرد.

در همان زمان، حوزه «شیمی کلیک» (Click Chemistry) به سرعت در حال رشد بود؛ روشی که به مولکول‌ها امکان می‌دهد به شکلی سریع و کارآمد به یکدیگر متصل شوند و واکنش‌های شیمیایی را بهینه کنند.

برتوتزی این مفهوم را یک گام فراتر برد و توانست آن را در موجودات زنده به کار گیرد؛ کاری که تا آن زمان غیرممکن تصور می‌شد.

وی این روش انجام واکنش‌های شیمیایی درون سیستم‌های زنده بدون ایجاد اختلال در فرایندهای طبیعی سلول را شیمی بیوارتوگونال نامید و به سرعت به چهره‌ای برجسته در دنیای علم تبدیل شد.

کار او به سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS) برای ردیابی کربوهیدرات‌ها در بدن موجودات تشبیه شد.

برتوتزی با استفاده از واکنش کلیکِ مبتنی بر کرنش (strain-promoted click reaction) توانست گلیکان‌ها را ردیابی کند. این گلیکان‌ها در تصاویر میکروسکوپی به رنگ سبز درخشان دیده می‌شدند، در حالی که هسته سلول به رنگ آبی نمایش داده می‌شد. همین درخشندگی سبز به او امکان داد تا حرکت آن‌ها را در سلول دنبال کند.

از آزمایشگاه تا درمان بیماران

برتوتزی بعدها به دانشگاه استنفورد رفت تا روحیه کارآفرینی خود را شکوفا کند و ابزارهای زیستی‌اش را به کاربردهای پزشکی تبدیل کند. او از آن زمان تاکنون چندین شرکت تأسیس کرده است تا دستاوردهای پژوهشی عمر خود را وارد عرصه درمان کند.

امروزه واکنش‌های بیوارتوگونال در سراسر جهان برای مطالعه سلول‌ها و ردیابی فرایندهای زیستی به کار می‌روند، اما بزرگ‌ترین تأثیر آن‌ها در پزشکی دیده می‌شود؛ جایی که از شیمی بیوارتوگونال برای ساخت نسل جدیدی از داروها استفاده می‌شود.

برتوتزی در حال توسعه روش‌هایی است که می‌توانند برای درمان سرطان و بیماری‌های خودایمنی به کار روند؛ هدفی که سال‌ها آرزوی آن را در سر داشت.

وی می‌گوید: هدف ما به عنوان یک دانشمند رسیدن به شهرت یا ثروت نیست. هدف اصلی کشف کردن و هدیه دادن آن کشفیات به بشریت است. این کشفیات و این دانش مدت‌ها پس از آنکه ما از دنیا رفتیم، در اختیار بشریت باقی خواهند ماند.

کارولین برتوتزی در سال ۲۰۲۲، به همراه مورتن ملدال (Morten Meldal) و کی. بری شارپلس (K. Barry Sharpless) جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.

تنوع؛ راز موفقیت

دستاوردهای برتوتزی تنها حاصل سخت‌کوشی و شجاعت او در برابر تبعیض و طردشدگی دوران دانشجویی نبود. او همچنین مصمم بود محیطی ایجاد کند که افراد متعلق به گروه‌های کمتر دیده شده بتوانند در آن بهترین و خلاقانه‌ترین پژوهش‌های خود را انجام دهند، دوست پیدا کنند و همکاری‌های علمی شکل دهند. برتوتزی ایجاد چنین فضایی در آزمایشگاه را «ابرقدرت پنهان» خود توصیف کرده است.

وی می‌گوید: در طول سال‌ها بارها از من پرسیده‌اند راز موفقیت آزمایشگاهت چه بود؟ پاسخ بسیار ساده است: تنوع.

*