2018年诺贝尔化学奖宣布颁给美国学者法兰西丝.阿诺德、乔治.史密斯及英国学者格雷戈里.温特。阿诺德因首次进行“酵素定向演化”而获奖;史密斯和温特的贡献则是“肽类和抗体的噬菌体展示”。史密斯开发了一种称为“噬菌体展示”的方法,其中噬菌体可用于演化新蛋白质;温特则使用噬菌体来生产新的药物。
据报导,通过定向演化产生的酵素可用于制造从生物燃料到药物的所有物质。而噬菌体展示产生的抗体能够中和毒素,抵抗自身免疫疾病并治愈转移性癌症。通过定向演化制造的酵素可用于生产各类产品,包括生物燃料、药品等。利用噬菌体展示技术生产的抗体能够对抗自体免疫疾病,在有些情况下甚至能治愈转移性癌症。
阿诺德的研究贡献与酵素的定向演化(directed evolution of enzymes)有关。酵素是一种大分子生物催化剂,能加快化学反应速度;而定向演化则是一种蛋白质工程技术,指的是模仿天择过程,让蛋白质与核酸(nucleic acids)演化到实验者设定的目标。
阿诺德在1993年首度进行酵素定向演化之后,持续精进实验方法,时至今日,她的技术经常用来研发新的催化剂。至于阿诺德研发出的酵素,应用领域则包括以对环境更友善的方式制造药品,还有生产可再生燃料等方面,比如用在小汽车和航天飞机上。
史密斯和温特的研究则在于利用定向演化研发能够中和毒素、抗击自体免疫疾病、甚至治愈转移性癌症的新药。在这项研究中,一种能够感染细菌的小小病毒发挥了关键作用,该方法就叫做“噬菌体展示技术”。
温特和同事们创立了一家基于抗体噬菌体展示技术的公司。在1990年代,这家公司开发出一种新药,完全基于一种人类抗体:“阿达木单抗”(adalimumab)。2002年,这种药物被批准用于类风湿性关节炎,而现在这种药物更是被应用于不同类型的牛皮癣以及炎症性肠道疾病的治疗。
2018年诺贝尔化学奖得主所引入的方法,已在全球广泛应用,它让化学工业变得更加绿色环保,帮助产生新的物质,生产数量可观的生物燃料,消除疾病,拯救生命,并为化学领域的一场深刻革命奠定了基础。
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