Teksti Ari Rytsy, kuva Aalto-yliopisto
Vuoden 2026 kemian Nobel-palkinto on myönnetty ranskalaiselle Henri B. Kaganille ja japanilaiselle Kensō Soaille. Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia palkitsee tutkijakaksikon asymmetrisen synteesin epälineaaristen ilmiöiden ja autokatalyysin löytämisestä.
Palkinnon ytimessä on molekyylien kätisyys eli kiraalisuus. Monet elintärkeät molekyylit, kuten aminohapot ja sokerit, esiintyvät toistensa peilikuvina aivan kuten oikea ja vasen käsi. Vaikka tavanomaisissa kemiallisissa reaktioissa syntyy yleensä yhtä paljon kumpaakin muotoa, elävässä luonnossa vallitsee lähes poikkeuksetta vain toinen kätisyys.
Palkinnon ytimessä on molekyylien kätisyys eli kiraalisuus. Monet elintärkeät molekyylit, kuten aminohapot ja sokerit, esiintyvät toistensa peilikuvina aivan kuten oikea ja vasen käsi. Vaikka tavanomaisissa kemiallisissa reaktioissa syntyy yleensä yhtä paljon kumpaakin muotoa, elävässä luonnossa vallitsee lähes poikkeuksetta vain toinen kätisyys.
”Löydöillä on valtava periaatteellinen merkitys elämän syntymekanismien ymmärtämiselle.”
Kagan ja Soai toivat ratkaisevan palan yhteen luonnontieteen suurimmista mysteereistä: miten ehdoton biologinen yksikätisyys on voinut alun perin vahvistua ja syntyä elottomasta luonnosta?
Kagan osoitti 1980-luvulla, etteivät kätisyyttä ohjaavat reaktiot etene aina suoraviivaisesti. Hänen löytämänsä epälineaarinen efekti paljasti, että pienikin kätisyyden alkuhäivähdys voi moninkertaistua reaktion lopputuotteessa. Soai vei havainnon askeleen pidemmälle kehittämällä reaktion, jossa syntyvä kätinen molekyyli ryhtyy itse katalysoimaan omaa valmistumistaan. Tässä asymmetrisessä autokatalyysissä mitättömän pieni heräte riittää kääntämään koko kemiallisen järjestelmän tuottamaan lähes yksinomaan yhtä ja samaa peilikuvaa.
Löydöillä on valtava periaatteellinen merkitys elämän syntymekanismien ymmärtämiselle, ja samalla ne loivat pohjan kätisesti puhtaiden yhdisteiden tarkalle hallinnalle modernissa lääkekehityksessä.
Tunnustusta on odotettu pitkään
”Olin Ruotsin tiedeakatemian Nobel-symposiumissa vuonna 1994. Sinne oli kutsuttu kokeneita tieteentekijöitä ja potentiaalisia nobelisteja, keskitasoa ja meitä alle nelikymppisiä. Asymmetrisen synteesin alalta mukana oli Kagan, joka esitteli uraauurtavia töitään”, muistelee orgaanisen kemian professori emeritus Ari Koskinen.
”Kerroin, että olen jo opettanut hänelle kaiken mitä tiedän, ja ehdotin lähtemään Ranskaan Kaganin luo.”
Kaganin havainnot loivat keskeisen tieteellisen kivijalan kiraaliselle metallikatalyysille. Niille rakentui suoraan muun muassa japanilaisen Ryōji Noyorin työ, josta tämä palkittiin kemian Nobelilla vuonna 2001. Yhdessä Kaganin ja Soain kokeet osoittivat tiedeyhteisölle, että molekyylien kätisyyttä voidaan ohjata ja vahvistaa ennennäkemättömän herkillä periaatteilla.
Kaganin laboratorio veti puoleensa tutkijoita myös Suomesta.
”Opettaessani Oulun yliopistossa yksi oppilaistani kyseli mahdollisuudesta tehdä väitöskirja asymmetrisestä synteesistä. Kerroin, että olen jo opettanut hänelle kaiken mitä tiedän, ja ehdotin lähtemään Ranskaan Kaganin luo. Hän sanoi, ettei osaa ranskaa, ja sanoin, että jos opit kemiaa, opit myös ranskaa. Oppilaani Timo Luukas teki niin ja päätyi muistaakseni töihin L’Oréalille”, Koskinen kertoo.
Kytkös lääketeollisuuteen ja laadunvalvontaan
Paine asymmetrisen kemian ymmärtämiselle kumpusi aikanaan traagisesta tarpeesta. 1950- ja 1960-lukujen taitteessa koettu talidomidikatastrofi herätti lääkekehittäjät ja viranomaiset siihen, miten dramaattisesti molekyylin kaksi peilikuvaa voivat erota vaikutuksiltaan elimistössä. Tapaus käynnisti laajan tutkimusaallon sellaisten menetelmien löytämiseksi, joilla kätisyyttä voitaisiin ohjata ja tuottaa vain haluttua peilikuvamuotoa.
”Vielä 1960-luvulla ei tunnettu lääkkeiden tarkkaa vaikutusmekanismia molekyylitasolla. Tiedettiin vain, että ne auttoivat sairauksiin”, Koskinen taustoittaa.
”Tarvittavien lääkemäärien ja tuotannon muutos on ollut valtava.”
Kaganin ja Soain oivallukset toivat ratkaisevan ymmärryksen siitä, miten kätisyys käyttäytyy ja miten se saadaan vahvistumaan kemiallisissa reaktioissa. Kun haluttua muotoa opittiin tuottamaan katalyysin avulla suoraan alusta alkaen, lääketeollisuuden ei enää tarvinnut erotella ja heittää puolta tuotannostaan roskiin. Jätevuoret ja kemikaalikuorma kutistuivat murto-osaan.
”Tarvittavien lääkemäärien ja tuotannon muutos on ollut valtava. Jos ihminen ottaa neljä 800 milligramman Buranaa päivässä, hän nielee yli kolme grammaa kemiallista ainetta. Modernia täsmälääkettä saatetaan tarvita vain 10 tai 20 milligrammaa, koska sen rakenne osuu niin tarkasti kohteeseensa, eikä vaikuttavaa ainetta tarvita suuria määriä”, Koskinen havainnollistaa.
