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di Stefania Catania e Angela Avenoso

In medicina, sia tra i professionisti che per le persone non addette ai lavori, si è abituati a pensare che la branca della scienza più affine alla medicina stessa sia la biologia il cui campo di studio comprende cellule, tessuti, patologie, organi. Oggi, poi, per l’evoluzione futura nel settore medico, si fa un gran parlare di Intelligenza Artificiale applicata alla medicina, tuttavia sempre più spesso ciò che permette di fare un passo avanti decisivo nella diagnosi o nella terapia proviene da un altro mondo, apparentemente distante: quello della chimica.

Di fatto, tra le innovazioni più potenti degli ultimi anni, merita particolare attenzione la cosiddetta Click Chemistry, o Chimica a Scatto, una tecnica rivoluzionaria che consente di collegare e/o incastrare molecole speciali in un insieme di reazioni (dette a scatto, da cui il nome) che soddisfano specifici criteri di semplicità, efficienza, selettività e biocompatibilità.

La Click Chemistry si sovrappone alla chimica bioortogonale, cioè quella parte della chimica che permette di studiare molecole biologiche nel loro ambiente naturale, definita come reazioni che avvengono rapidamente e selettivamente senza interferire con i processi biologici (Saxon E, Bertozzi CR. 2000).

I primi studi sulle reazioni della Click Chemistry si attribuiscono a Barry Sharpless agli inizi del 2000, in cui lo studioso ha ipotizzato la possibilità di un cambiamento di approccio nella chimica sintetica, che invece è la branca della chimica che si occupa della creazione di composti chimici attraverso reazioni e sequenze di reazioni controllate in laboratorio. In seguito, gli studi condotti in collaborazione con Morten Meldal e Carolyn Bertozzi sull’utilizzo di questo approccio nel campo della biochimica riportandolo negli esseri viventi, hanno assegnato ai tre ricercatori il Premio Nobel per la Chimica nel 2022. Questo ha segnato un punto di svolta nella ricerca traslazionale e nella medicina di precisione (Bertozzi B.R. 2022).

Cos’è la Click Chemistry, o reazione  “a scatto”

La Click Chemistry è la sintesi di molecole potenzialmente efficaci come farmaco e conosciute come “drug-like” (traducibile infatti in italiano come simili ad un farmaco), in grado di accelerare il processo di scoperta di nuovi farmaci. La progettazione della reazione comporta l’unione di due piccole molecole, combinate tra loro per sintetizzare molecole più complesse, con uno specifico legame chimico, e generare la minima quantità di sottoprodotti essendo reazioni semplici e ben controllabili.

Le reazioni di Click Chemistry, altamente selettive, rapide ed ad alto rendimento, possono avvenire in ambiente biologico senza interferenze con la fisiologia cellulare. Questa scoperta ha ampliato l’applicazione della ricerca nel settore della medicina, delle biotecnologie e delle nanotecnologie; infatti piccole molecole biocompatibili possono essere utilizzate nel processo di bioconiugazione, ovvero guidando in modo specifico quel processo chimico che lega due molecole, detto reazione, quando almeno una è una biomolecola (ad esempio un anticorpo, una proteina, un oligonucleotide).

Con la Click Chemistry si è contestualmente sviluppata la PAT (Process Analytical Technology, Tecnologia Analitica di Processo) che consente il monitoraggio e il controllo in tempo reale delle reazioni durante i processi di sintesi e produzione. La PAT prevede la misura in maniera rapida e continua dei parametri chiave del processo, come la cinetica di reazione, la temperatura e la concentrazione, fornendo un prezioso suggerimento per l’ottimizzazione e il controllo del processo stesso.

Nel contesto della Click Chemistry, si fa ricorso alla PAT per monitorare l’andamento delle reazioni in tempo reale, e assicurare che esse procedano in modo efficiente e producano il prodotto desiderato. L’uso della PAT con la Click Chemistry permette di identificare potenziali fonti di variabilità o impurezze, consentendo un intervento precoce e correzione di eventuali problemi che potrebbero sorgere. La PAT è una tecnologia di supporto sempre più diffusa per la produzione coerente ed efficiente di prodotti di alta qualità, quindi indispensabile nell’approccio alla Click Chemistry.

Il meccanismo Click Chemistry e le sue applicazioni cliniche

La reazione di Click Chemistry ha ampia applicabilità e facilità di conduzione, utilizza reagenti facilmente disponibili e non è influenzata dalla presenza di ossigeno o di acqua. Il processo di una reazione “a scatto” è stereospecifico, ovvero in grado di riconoscere o di produrre uno degli stereoisomeri (ma non necessariamente enantioselettivo), e in genere fa uso di solventi non tossici; in molte circostanze l’acqua è il solvente di reazione elettivo, poichè assicura rese più elevate e velocità di reazione più alte. La Click Chemistry non prevede formazione di sottoprodotti e l’eventuale loro presenza, anche in bassa concentrazione, li caratterizza come composti inoffensivi che non necessitano di tecniche cromatografiche per l’isolamento e la purificazione dei prodotti. (Sharpless et al. 2025)

Il ricorso alla Click Chemistry, unita a tecnologie come il sequenziamento genomico e la diagnostica avanzata, è uno degli strumenti che permetteranno un salto qualitativo, sviluppando una medicina sempre più personalizzata grazie a trattamenti su misura: non più terapie standard, ma percorsi terapeutici adattati alle caratteristiche molecolari del singolo paziente.

Le applicazioni della Click Chemistry migliorano l’efficacia clinica e trasformano l’iter terapeutico. Tra gli usi già operativi, o in fase avanzata di sperimentazione, possiamo citare: lo sviluppo di farmaci oncologici (Kondengadan et al 2023) in grado di colpire selettivamente le cellule tumorali, riducendo gli effetti collaterali sistemici; la costruzione di biosensori molecolari in grado di rilevare biomarcatori tumorali o neurodegenerativi anche a concentrazioni minime; la costruzione di nanoparticelle intelligenti progettate per attraversare barriere biologiche come la barriera ematoencefalica, portando i farmaci direttamente nel sistema nervoso centrale.

Innovazione nel Sud: esempi siciliani che guardano al futuro

La Click Chemistry ha un futuro sicuro, con il continuo sviluppo e perfezionamento delle reazioni esistenti e la ricerca per la scoperta di nuove reazioni Click Chemistry con efficienza, selettività e versatilità ancora maggiori.

Non solo: il futuro fonda le basi sulla Click Chemistry in quanto è riconosciuta come una tecnologia di chimica verde grazie alla sua elevata efficienza, selettività, bassa produzione di rifiuti, minimo spreco energetico (specialmente perché avviene in condizioni di reazione blande, ad esempio: temperatura e pressione ambiente) e la rende un’opzione interessante per la chimica sostenibile.

La Sicilia è protagonista in questa trasformazione. Un esempio concreto è A.I.D.A. – Advanced and Innovative Diagnostic Academy, spin-off dell’Università di Catania. Questo progetto mira a sviluppare kit diagnostici avanzati e piattaforme per il Next Generation Sequencing, applicando direttamente i risultati della ricerca molecolare in ambito oncologico e genetico.

Ma anche diversi laboratori dell’Università di Messina portano avanti ricerche innovative nel settore: il Laboratorio di Colture Cellulari e Biologia Molecolare e quello di Epatologia Molecolare applicano tecnologie avanzate per lo studio di patologie complesse. Il Dottorato in Bioingegneria Applicata alle Scienze Mediche forma giovani ricercatori in aree interdisciplinari, compreso quello della Click Chemistry, creando un ponte tra scienza di base e pratica clinica.

Inoltre la Regione Siciliana, attraverso progetti come Samothrace, ha avviato percorsi strutturati per supportare la ricerca integrata, favorendo la cooperazione tra Atenei, laboratori e imprese biotecnologiche.

Conclusione

La chimica è cambiata. Tecnologie come la Click Chemistry, una volta riservate alla ricerca sperimentale, stanno diventando strumenti concreti al servizio della pratica clinica.

Per i medici è sempre più importante conoscere e comprendere queste innovazioni, non solo per interpretare correttamente nuovi strumenti diagnostici e terapeutici, ma anche per offrire ai pazienti cure più efficaci, più sicure e realmente personalizzate.

La medicina di domani nasce già oggi nei laboratori dove chimica e biologia lavorano insieme. Il futuro non è lontano: è molecolare.

Bibliografia

Saxon E, Bertozzi CR. Ingegneria della superficie cellulare mediante una reazione di Staudinger modificata. (2000);287(5460):2007-10. doi: 0.1126/science.287.5460.2007)

Bertozzi, C. R. Un numero speciale virtuale che celebra il Premio Nobel per la Chimica 2022 per lo sviluppo della Click Chemistry e della chimica bioortogonale. ACS Scienza Centrale. (2022). https://doi.org/10.1021/acscentsci.2c01430

Sharpless K Barry, Finn MG, Kolb Hartmuth C. Chimica del clic: la certezza del caso (Lezione Nobel) Angew Chem Int Ed Engl 2025;64(16):e202501229. doi: 10.1002/anie.202501229.

Kondengadan Shameer M, Bansal Shubham, Yang Ce, Liu Donging, Fultz Zach, Wang Binghe. Chimica dei clic e somministrazione dei farmaci: una panoramica. Acta Pharm Sin B 2023;13(5):1990-2016. doi: 10.1016/j.apsb.2022.10.015.