ريوجي نويوري: الكيميائي الذي علّم الجزيئات التمييز بين يمينها ويسارها

في سن الثانية عشرة، وفي قاعة محاضرات عامة في كوبي بعد الحرب، شاهد ريوجي نويوري عالماً يشرح كيف يُصنع النايلون من لا شيء تقريباً، وظلت هذه الجملة عالقة في ذهنه لبقية حياته: لقد أدرك أن الكيمياء "يمكنها خلق أشياء مهمة من لا شيء تقريباً". وبعد أربعة عقود، كان قد بنى جزيئاً قادراً على نوع أكثر دقة من الخلق - جزيء يمكنه إخبار تفاعل كيميائي بأي من النسختين المتطابقتين (المرآتيتين) للجزيء يجب بناؤه، وهو تمييز غير مرئي للعين ولكنه حاسم لكيفية تصرف الدواء داخل جسم الإنسان. ذلك الجزيء، والكيمياء التي جعلها ممكنة، منحاه نصيباً من جائزة نوبل لعام 2001.

منزل مليء بالمجلات

وُلد نويوري في 3 سبتمبر 1938 في إحدى ضواحي كوبي باليابان، وهو ابن مدير أبحاث في شركة كيميائية كان منزله، حسب تعبيره، مليئاً بالمجلات العلمية وعينات المنتجات. التحق بمدرسة نادا المتوسطة والثانوية، حيث تفوق في العلوم والرياضيات مع ممارسة الجودو، والتحق بجامعة كيوتو في عام 1957. كان يميل في البداية نحو الفيزياء، متأثراً جزئياً بصديق العائلة والحائز على جائزة نوبل في الفيزياء هيديكي يوكاوا، لكن محاضرة النايلون واهتمامه المتزايد بكيمياء البوليمرات ثم الكيمياء العضوية جذباه نحو التخصص الذي سيحدد مسيرته المهنية. درس تحت إشراف كيتشي سيسيدو، ولاحقاً هيتوشي نوزاكي، وحصل على درجة البكالوريوس في عام 1961 ودكتوراه في الهندسة من كيوتو في عام 1967. أكملت فترة ما بعد الدكتوراه في هارفارد تحت إشراف الكيميائي إلياس جيه كوري تدريبه قبل عودته إلى اليابان.

تعيين غير متوقع في سن التاسعة والعشرين

في عام 1968، وفي سن التاسعة والعشرين، قبل نويوري ما وصفه لاحقاً بالمنصب غير المتوقع: أستاذ مشارك في مختبر كيمياء عضوية تم إنشاؤه حديثاً في جامعة ناغويا. تمت ترقيته إلى أستاذ متفرغ في عام 1972 وبقي في ناغويا لبقية مسيرته البحثية النشطة، محولاً إياها إلى واحدة من المراكز الرائدة عالمياً في الكيمياء العضوية المعدنية والحفز غير المتماثل - وهو فرع الكيمياء المعني بتوجيه التفاعلات نحو شكل ثلاثي الأبعاد محدد للجزيء بدلاً من خليط غير قابل للاستخدام من كليهما.

بيناب (BINAP) ومشكلة الكيرالية

المشكلة التي قضى نويوري عقوداً في حلها ذات أهمية هائلة في الطب: العديد من الجزيئات، بما في ذلك معظم الأدوية، توجد في شكلين مرآتيين، يسمى المتصاوغات المرآتية (إنانتيومرات)، وهي متطابقة كيميائياً من كل النواحي تقريباً ولكن يمكن أن تتصرف بشكل مختلف تماماً داخل الجسم الحي - قد يكون أحد أشكال المركب علاجياً بينما يكون توأمه المرآتي خاملاً أو حتى ضاراً. يميل التخليق الكيميائي العادي إلى إنتاج خليط متساوٍ تقريباً من كلا الشكلين، والتي يجب بعد ذلك فصلها بشق الأنفس. كان إنجاز نويوري، الذي تحقق في عام 1986، عبارة عن محفز كيرالي مبني حول جزيء يسمى بيناب (BINAP)، مقترناً بمعقدات معدن الروثينيوم، والتي يمكن أن تجبر تفاعل الهدرجة على بناء متصاوغ مرآتي واحد بشكل ساحق بدلاً من الآخر. أثبتت التطبيقات جدواها التجارية على الفور: مكنت محفزات الروثينيوم-بيناب الخاصة به من إنتاج نابروكسين، وهو دواء مضاد للالتهابات شائع، بنقاء 97 بالمائة من الشكل المطلوب، وأصبحت طريقة أزمرة أمين الأليل الخاصة به أساساً للإنتاج الصناعي لشركة تاكاساغو الدولية لنحو 3000 طن من المنثول سنوياً بنقاء إنانتيومري بنسبة 94 بالمائة. امتدت نفس الكيمياء إلى المضادات الحيوية مثل ليفوفلوكساسين وإلى تخليق الفيتامينات والأحماض الأمينية والبروستاجلاندين.

جائزة نوبل وما اعترفت به

في عام 2001، منحت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم جائزة نوبل في الكيمياء بشكل مشترك لثلاثة علماء يعملون في مجال الحفز الكيرالي: تقاسم نويوري نصف الجائزة مع الكيميائي الأمريكي ويليام س. نولز لعملهما في تفاعلات الهدرجة المحفزة كيرالياً، بينما حصل ك. باري شاربلس على النصف الآخر لتفاعلات الأكسدة المحفزة كيرالياً. معاً، أسس عملهم مجال الحفز غير المتماثل كفرع صناعي، مما سمح للمصنعين ببناء الشكل الصحيح والآمن للدواء مباشرة بدلاً من صنع كلا الشكلين والتخلص من نصفهما.

من المختبر إلى المؤسسة

لم تتوقف مسيرة نويوري عند طاولة المختبر. من عام 2003 إلى عام 2015، شغل منصب رئيس ريكن (RIKEN)، أكبر وأعرق شبكة لمعاهد البحوث العلمية في اليابان، حيث أشرف على ميزانية سنوية تبلغ حوالي 800 مليون دولار ووجه مسار العلوم الأساسية اليابانية على نطاق وطني. كما ترأس مجلس إعادة بناء التعليم في اليابان، مجادلاً علناً بأن "البحث هو للأمم والبشرية، وليس للباحثين أنفسهم" وحاثاً العلماء على المشاركة المباشرة في الرأي العام والسياسة الحكومية بشأن التنمية المستدامة. على طول الطريق، جمع قائمة طويلة من الأوسمة، بما في ذلك جائزة وولف في الكيمياء (2001)، وجائزة آرثر سي كوب (1997)، وميدالية لومونوسوف الذهبية (2009)، وعضوية أجنبية في الجمعية الملكية (2005)، إلى جانب درجات فخرية من مؤسسات في جميع أنحاء أوروبا وآسيا.

لماذا يُسمى ريوجي عبقرياً

الحجة لصالح العبقرية هنا دقيقة وكيميائية: حل نويوري مشكلة أحبطت المجال لعقود، من خلال تصميم محفز دقيق بما يكفي للتمييز بين جزيئين هما صورتان مرآتيتان لبعضهما البعض - متطابقان كيميائياً تقريباً، لكنهما بيولوجياً عالمان متباعدان - وقوي بما يكفي للقيام بذلك بشكل موثوق على نطاق صناعي، وليس فقط في عرض مختبري دقيق واحد. هذا المزيج، التصميم الجزيئي الأنيق المقترن بالفائدة التجارية القوية، غير معتاد؛ تظل العديد من الاكتشافات الحائزة على جوائز في الكيمياء محصورة في الأوراق الأكاديمية، بينما تُستخدم محفزات نويوري اليوم لتصنيع أطنان من الأدوية والمنتجات الاستهلاكية الحقيقية. ومع ذلك، فإن قرار لجنة نوبل بتقسيم الجائزة إلى ثلاثة أجزاء هو في حد ذاته مؤهل صادق: لم تظهر رؤية نويوري في عزلة بل كجزء من موجة أوسع من أبحاث الحفز غير المتماثل التي تابعها نولز وشاربلس بالتوازي، حيث هاجم كل منهما جزءاً مرتبطاً من نفس المشكلة الأساسية من زاوية مختلفة. لذا، يُفهم عبقريته بشكل أفضل كحالة عليا للحدس الكيميائي التطبيقي والمثابرة الهندسية بدلاً من ومضة واحدة ومعزولة من الأصالة - التحسين الصبور والمتكرر لفكرة جزيئية واحدة، بيناب، إلى أداة يمكن لصناعة بأكملها الاعتماد عليها.

الإرث

تظل محفزات بيناب الخاصة بنويوري أدوات عمل في التصنيع الصيدلاني والكيميائي الدقيق في جميع أنحاء العالم، وقد وسعت فترة ولايته على رأس ريكن تأثيره من طاولة المختبر إلى هندسة السياسة العلمية اليابانية نفسها - وهو إرث مزدوج نادر لاكتشاف جزيئي واحد ومؤسسة وطنية تشكلت على صورة مخترعها.