En abril pasado, quienes se interesan por la ciencia tuvieron la oportunidad de conocer a tres ganadores del Premio Nobel, el más prestigioso galardón científico. Fueron dos jornadas de programación con el químico escocés David MacMillan, de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, premiado en 2021, la neurocientífica noruega May-Britt Moser, de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (Medicina, 2014), y el físico francés Serge Haroche, del Collège de France, premiado en 2012. La idea era reunir a científicos, estudiantes y empresarios para hablar sobre cómo la ciencia puede ayudar a construir un mundo mejor. El Diálogo Premio Nobel Río y São Paulo 2024 estuvo organizado por la Academia Brasileña de Ciencias (ABC), en colaboración con la Fundación Nobel, y contó con el apoyo de la FAPESP.
Pesquisa FAPESP conversó con MacMillan durante los días de la programación, en un raro intervalo en su agenda de reuniones y conferencias. MacMillan dirige un laboratorio en el área de catálisis dedicado a las moléculas capaces de acelerar o posibilitar reacciones químicas. Su lauro reconoció la importancia de la organocatálisis asimétrica, un área que él creó en la década de 1990, cuando era docente en la Universidad de California en Berkeley, y que tuvo un gran impacto en la industria farmacéutica.
Desde entonces, el químico ha abierto otros caminos igualmente relevantes. “Si la fotocatálisis adquiere tanta fuerza como la organocatálisis, los especialistas en el área consideran que es candidato a un segundo Nobel”, dice la química Fernanda Finelli, de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), quien hace quince años realizó una pasantía posdoctoral en el laboratorio de MacMillan. Finelli comenta que el químico dirige su grupo de cerca, con una mezcla de seriedad, pasión y gracia. “Aprendí con él a tener en mente cuál será el impacto de una idea que se concreta”.
MacMillan fue el fundador de la Iniciativa de Catálisis de Princeton, en la que las empresas invierten y pueden desarrollar proyectos junto con investigadores de las más diversas áreas, recogiendo innovación y nuevos conocimientos. Actualmente, participan 15 departamentos, 95 docentes y seis socios industriales. Él espera que este tipo de trabajo conjunto entre la academia y las empresas crezca en Brasil, lo que le daría una dimensión mayor a la excelencia de los científicos del país y contribuiría al fortalecimiento del sector farmacéutico.
Esta interacción existe incluso dentro de su familia. Su esposa, la química coreana Jean Kim MacMillan, en la actualidad consultora de la industria farmacéutica, está a la par de los descubrimientos para el desarrollo de fármacos y participa en sus viajes, aportando su visión aplicada en conversaciones con expertos. La pareja tiene tres hijas.
Apasionado del fútbol, MacMillan, de 56 años, aprovechó su estancia en Río para visitar la sede del club Botafogo y ver a Fluminense empatar con Bragantino en el Maracaná. Son esos raros momentos en los que deja la química de lado.
¿Cómo es participar en el Diálogo Nobel?
Ha sido muy interesante. Me encontrado con estudiantes, docentes y gente del mundo empresarial y vi lo que piensan sobre la ciencia, la política y la relación entre la academia y la industria. Los brasileños hablan con gran entusiasmo de la ciencia que practican. Soy escocés y somos parecidos: es un estilo cultural diferente, pero también muy auténtico.
Usted se apoya bastante en sus estudiantes. ¿Cómo se crea un ambiente de excelencia y creatividad?
Creo que la gran mayoría de la gente puede tener éxito y esto se puede ampliar en circunstancias adecuadas. En mi laboratorio, dirijo a los estudiantes hacia proyectos que puedan ser exitosos. Cuando se dan cuenta de que lo están logrando, es como si estuviera viendo brotar una flor frente a mí. Fernanda [Finelli] es uno de los mejores ejemplos. Cuando llegó a mi laboratorio, se vio intimidada. Pero entró a un gran proyecto y publicó en una de las mejores revistas científicas del mundo. Y cuando regresó a Brasil, sentía una gran confianza de hasta dónde podría llegar. Todos son diferentes, es necesario pasar un tiempo con las personas para entender qué va a ser mejor para cada uno. Una vez que se pasa por eso, la ciencia se ocupa de la ciencia.
Soy un gran partidario de no ser escéptico, porque cuando alguien lo es, nada funciona. Es valioso superar lo que se cree posible o imposible
¿Qué cambios hubo después del premio nobel?
Yo era un químico respetado, exitoso. Pero era solamente un químico. Y llegó el Nobel. De repente tuve que representar a mi país, mi área de trabajo, mi universidad, mi grupo. De un momento a otro, mucha gente quería hablar conmigo, lo cual es un privilegio, pero al mismo tiempo es extraño. Durante 12 meses disfruté la experiencia. Después, hice un autoanálisis sobre lo que me apasiona. Amo la química. Este año ha sido probablemente el más productivo para mi grupo. Nunca me sentí más orgulloso de lo que hacemos y la química es la responsable. Es lo que me encanta hacer.
¿Puede explicarnos qué es la organocatálisis asimétrica?
Si te miras las manos, parecen idénticas. Pero no lo son, porque si tomas el guante en tu mano izquierda, no te quedará en la derecha. Son imágenes espejadas. En la química orgánica, las moléculas también existen en forma especular. Pero todas las moléculas del organismo (el ADN, las proteínas, las enzimas) están hechas de la misma manera, no como una imagen especular. No se sabe por qué. Por lo tanto, en los productos farmacéuticos, una forma puede ser un medicamento, pero la forma espejada puede ser tóxica y tener efectos colaterales. Si trato de distinguirlas en el laboratorio, me llevará 40 minutos, utilizando equipos costosos. Pero si se lo doy a un niño para que lo huela, sabrá que son diferentes, porque el cuerpo reconoce las moléculas. Para hacer un medicamento, es necesario producirlo en la forma correcta, pero es muy difícil. Lo que hicimos fue inventar el camino para lograrlo. Ahora eso se utiliza para fabricar medicamentos, perfumes, champús, polímeros y tantas cosas distintas utilizando moléculas orgánicas para efectuar la catálisis, en lugar de métodos no sostenibles.
Cuando inauguró y nombró al área, usted no sabía cómo hacer estos catalizadores. ¿Por qué era tan difícil?
En aquella época, las únicas formas conocidas en el mundo eran con el uso de metales, que pueden ser tóxicos, o la biocatálisis, que emplea enzimas, los catalizadores de la vida. No existían principios generales para el uso de moléculas orgánicas. Era lo que yo pretendía hacer, pero no sabía cómo. Algo en lo que creo: es mejor tener una buena pregunta que una gran solución. De este modo, la persona se determina a hacer algo, a lo mejor hasta obsesivamente. Si te rodean excelentes estudiantes, ellos resolverán el problema. En este caso, funcionó bastante rápido. Hasta el día de hoy recuerdo el momento en que descubrí que había funcionado: fue una experiencia increíble. Estaba en Berkeley y me acuerdo que pensé que me podrían efectivizar. Cuando trabajas como profesor asistente, mantener el empleo es una gran preocupación.
¿Alguna vez imaginó que no sería posible?
Sí. Recientemente publicamos un artículo en Science del que estoy muy orgulloso. Trabajamos en el proyecto durante 17 años. Probablemente durante 16 años pensé que no lo resolvería durante mi carrera. Pero lo logramos.
¿De qué se trata?
Algunas moléculas son muy comunes en la naturaleza. El principal grupo funcional son los alcoholes, que siempre tienen un oxígeno y un hidrógeno en la punta. Normalmente, es posible unir el oxígeno a otras cosas, pero no es posible remover los oxígenos para formar enlaces entre los carbonos. Pretendíamos descubrir cómo tomar cualquier par de moléculas de alcohol, desechar los oxígenos y conectarlas. Al principio parecía una locura, pero ahora hemos descubierto cómo hacerlo. A mí me parece fantástico, pero no sabía si al mundo le importaría. Las personas realmente se entusiasmaron, porque es una nueva forma de construir moléculas. Las empresas farmacéuticas ya la están utilizando.
¿Para qué la usan?
En el descubrimiento de fármacos, es necesario crear moléculas tridimensionales y probarlas. En general, hay que producir 8.000 moléculas para encontrar una que llegue a la clínica y se hagan ensayos en humanos. En muchos casos, el investigador de la farmacéutica ni siquiera se da el trabajo de intentarlo, porque equivale a ganar la lotería. Pero, si se hace posible utilizar alcoholes, que son tridimensionales, ese investigador consigue construir moléculas. Y en lugar de tardar un mes, basta apenas una reacción. Esto acelera la forma en que se puede acceder a las moléculas para realizar las pruebas. Para nosotros es una inmensa satisfacción.
Cuando un problema tarda 17 años en resolverse, ¿cómo logran los estudiantes graduarse a lo largo del camino?
No puedes trabajar en el mismo proyecto todo el tiempo. Si un estudiante lo intenta y falla, paso a otro proyecto. Casi tienes que esperar a que termine toda la clase de esos estudiantes, porque de lo contrario le dirán al siguiente: “No trabajes en ese proyecto, no funciona”. Hay que esperar a que la memoria se disipe y, cuando llega el siguiente grupo, poner a otra persona en el proyecto. En este caso, un estudiante de doctorado de primer año resolvió el problema. En química, la inexperiencia ayuda mucho, porque se hacen cosas que otros, con más conocimientos, no harían. Pero la química es mucho más compleja que las respuestas “sí o no”. Soy un gran partidario de no ser escéptico, porque cuando alguien lo es, nada funciona. Cada vez que una reacción química no se realiza, tiene un 0 % de posibilidades de funcionar. Pero incluso si la probabilidad es del 2 %, si lo intentas 50 veces, a lo mejor funciona. Es valioso superar lo que se cree posible o imposible.
Usted trabaja muy cerca de la industria farmacéutica, ¿verdad?
Sí. Estoy muy influenciado por su forma de trabajar. Las empresas no me piden soluciones, pero como observador neutral, pienso en cómo puedo encontrar formas de cambiar su forma de trabajar. Afortunadamente, hemos hecho cosas útiles que se han adoptado. Un estudiante puede inventar, literalmente, una reacción el lunes que será utilizada el viernes de la misma semana en la industria farmacéutica. Cuando un estudiante ve que esto ocurre, se fortalece mucho. Es una de las mejores formas de motivar a las personas con la ciencia que producen.
¿Cómo ve la dicotomía entre ciencia básica y aplicada?
La cuestión es: ¿eres más aplicado o más básico? Necesitamos de todo el espectro; de lo contrario, perderemos enormes oportunidades. En artículos científicos de hace 100 años había gente haciendo organocatálisis. Pero era muy básico y no tenían idea si sería útil en el futuro.
Otra puerta que usted abrió fue la fotocatálisis ¿no es cierto?
Pienso en la organocatálisis como mi primer hijo y en la fotocatálisis como el segundo. Y ya ha crecido más, lo cual es notable. En ciencia hay que sumergirse para ver todas las direcciones inesperadas que se pueden tomar. Después, hay que confiar en la intuición. Estuvimos tres años publicando artículos sobre catalizadores fotorreductores, con resultados poco alentadores. Entonces tuve que decidir si continuaba o si cambiaba de área, pero consideré que había algo ahí, y decidimos seguir. Dos años después, explotó. Ahora cientos de grupos de investigación trabajan con esto y también lo utilizan todas las empresas farmacéuticas, agroquímicas y de perfumes, en todo el mundo.
Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESPEntradas agotadas en la USP: Adam Smith, del Nobel Prize Outreach, MacMillan, Serge Haroche y May-Britt MoserLéo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP
¿Cómo funciona?
Puedo iluminar mi mano con luz azul todo el día y no pasa nada. Pero si lanzo luz azul –un solo fotón– a ese catalizador, alcanza el equivalente a 32.000 grados Celsius [°C]. No puede emitir ese calor, pero necesita hacer algo con la energía. Una de las posibilidades es interactuar con una molécula muy estable para dar o recibir electrones. Cuando lo hace, la molécula se vuelve altamente reactiva. Es posible tomar esas materias primas que existen en cualquier parte del mundo, moléculas sencillas, y lograr que hagan cosas que antes eran prácticamente imposibles. No parecía razonable al principio.
¿Y ahora ustedes le han encontrado usos biológicos?
Estamos haciendo algo llamado micromapeo. Una proteína en una ruta biológica interactúa con un montón de cosas. En una célula cancerígena, por ejemplo, puede reaccionar con otros elementos, pero no sabemos con cuáles. Entonces tomamos estos fotocatalizadores y los cosemos molecularmente a estas proteínas para que sigan interactuando dentro de las células. Ahora bien, cuando lanzamos el fotón azul, el catalizador deja un rastro donde sea que vaya la proteína. Algo que hicimos recientemente: los tratamientos contra el cáncer funcionan durante un tiempo, después el cuerpo humano deja de responder. La cuestión es saber por qué. Podemos estudiar con qué interactúa la proteína cuando todo está funcionando y qué cambia cuando la célula se vuelve resistente. Y encontramos moléculas con las que había interactuado. Después, podemos tomar otra pequeña molécula − el medicamento − para tratar esta ruta y activar el medicamento nuevamente. Las células resistentes vuelven a estar operativas. In vitro, podemos hacerlo lanzando fotones azules en los catalizadores, que no dañan a las células. En los ratones utilizamos luz roja porque atraviesa los tejidos. El artículo original fue una colaboración con biólogos de la empresa farmacéutica Merck en un tratamiento contra el cáncer y desde entonces hemos seguido otros caminos. Una vez más, tiene que ver con la inexperiencia. Hacemos cosas que un biólogo no haría, pero como no lo sabemos, llegamos a descubrimientos sorprendentes.
¿Es posible democratizar la química?
Cuando empecé a hacer organocatálisis, la gente decía que era fácil siendo profesor en Berkeley. Es verdad, teníamos recursos y excelentes estudiantes. Pero la primera idea fue utilizar una molécula orgánica en un experimento que costaba 5 centavos. Y funcionó. Así que no se trataba de dinero, sino de tener una buena idea. Ahora vemos, en países de escasos recursos, personas que enseñan organocatálisis y pueden generar sus propias ideas. Esto le allana el camino a la creatividad y a la innovación sin necesidad de grandes financiaciones. La catálisis será cada vez más barata dependiendo de los tipos de reactividad descubiertos. La proteómica, por otra parte, debe ser lo más caro que hacemos, no podría usarse en un lugar sin recursos. Si intento democratizarlo todo, termino en un régimen muy específico. Pero en el camino, si resulta posible incorporar componentes de democratización, será una buena idea. El mundo lo hará de todos modos.
Su esposa, Jean, también es química. ¿Ella también es tan entusiasta con el trabajo como usted?
Ella trabaja mejor que yo: sacó dos medicamentos al mercado, mientras que la mayoría de los químicos medicinales no logran ni uno. El más reciente, que hizo para una pequeña empresa de biotecnología para la que trabajaba, se vendió por 2.000 millones de dólares gracias a su molécula. Me preguntan si soy uno de los mejores químicos de Princeton. “Ni siquiera soy el mejor químico de mi casa”, respondo. Ella es una química increíble, le encanta viajar e interactuar con científicos. Es un sueño hecho realidad para los dos poder estar haciendo lo que hacemos en este momento de nuestras carreras.
Tienen tres hijas, ¿hay tiempo para estar con ellas?
Claro que sí. La más joven tiene 18 años y está haciendo trabajo voluntario en África. A ella le costaba darse bien en química en la enseñanza media y le dijimos que necesitaba tener buenas notas, porque sus padres éramos químicos. La invité a trabajar en mi laboratorio durante el verano. Al final le pregunté qué pensaba y me contestó: “Papá, lo de la química estuvo bien, pero lo que realmente me gustó fueron los chismes”. Se dio cuenta de que los laboratorios están hechos de personas y consideró convertirse en científica gracias a esta experiencia humana. La mayor, de 26 años, va a hacer un doctorado en ciencia biomédica, y la del medio, que tiene 24 años, se licenció en sociología y está pensando en ser abogada. Son muy distintas, pero forman un gran equipo.
