解读2018年诺贝尔化学奖：进化控制技术、定向控制与噬菌体展示

摘要:

2018年诺贝尔化学奖一半因为“酶的定向进化”授予弗朗西斯·H·阿诺德(Frances H. Arnold)，另一半因为“噬菌体展示技术生产肽类和抗体”共同授予乔治·P·史密斯(George P. Smith)和格雷戈里·P·温特(Gregory P. Winter)爵士(Sir Gregory P. Winter)。


瑞典皇家科学院决定将2018年诺贝尔化学奖一半授予提出“酶的定向进化”的美国帕萨迪纳市加州理工学院的弗朗西丝·H·阿诺德（Frances H. Arnold），另一半共同授予美国哥伦比亚密苏里大学的乔治·P·史密斯(George P. Smith)和英国剑桥的MRC分子生物学实验室的格雷戈里·P·温特爵士（Sir Gregory P. Winter），因为他们“研发出噬菌体展示技术并制成了肽类和抗体”。

他们驯化了进化的力量

进化的力量通过生命的多样性而显现出来。2018年诺贝尔化学奖得主们对进化进行控制，并将其用于给人类带来最大利益。通过定向进化产生的酶被用于各个领域，从生物燃料到制药。通过一种叫做噬菌体展示的技术产生的抗体可以对抗自身免疫性疾病，在某些情况下还可以治愈转移性癌症。

自从在大约37亿年前出现第一批生命以来，地球上几乎每个角落都被各种不同的生物充满。温泉、深海以及干燥的沙漠，都有生命的存在，这都是因为进化的过程中已经解决了许多化学问题。生命的化学工具——蛋白质——已经被优化、改变和更新，从而创造了难以置信的多样性。

今年的诺贝尔化学奖得主们受到进化的力量的启发，运用与进化同样的原理——基因突变和选择——开发出解决人类面临的化学问题的蛋白质。

今年诺贝尔化学奖的一半被授予弗朗西斯·H·阿诺德。1993年，她进行了首次酶的定向进化。大多数酶是催化化学反应的蛋白质。之后，她改进了目前用于开发新型催化剂的常规方法。她所开发的酶的应用包括化学物质(如药品)的更加环保的制造方法，以及为实现更加绿色的交通生产可再生燃料。

今年诺贝尔化学奖的另一半由乔治·P·史密斯和格雷戈里·P·温特爵士分享。1985年，乔治·P·史密斯开发了一种被称为噬菌体展示(phage display)的精妙技术。通过这种技术，噬菌体——一种感染细菌的病毒——可以用来进化（生产）新的蛋白质。格雷戈里·P·温特利用噬菌体展示技术指导抗体的进化，以生产新的药物。基于这种方法的第一种药物“阿达木单抗” （adalimumab）于2002年获得正式批准，用于治疗类风湿关节炎、牛皮癣和炎症性肠病。自此，噬菌体展示技术已经可以产生能够中和毒素、对抗自身免疫疾病和治疗转移性癌症的抗体。

我们正处于定向进化技术革命的早期阶段，这场革命将以许多不同的方式给人类带来最大的利益。

获奖者简介：

弗朗西斯·H·阿诺德(Frances H. Arnold), 1956年生于美国匹兹堡。1985年获得美国加州大学伯克利分校博士学位。现任美国帕萨迪纳加州理工学院生物工程与生物化学化学工程李纳斯鲍林荣誉教授(Linus Pauling Professor)。

乔治·P·史密斯(George P. Smith)，1941年生于美国诺沃克。1970年获得美国马萨诸塞州剑桥市哈佛大学博士学位。现任美国哥伦比亚密苏里大学生物科学荣誉教授。

格雷戈里·P·温特爵士(Sir Gregory P. Winter)，1951年出生于英国莱斯特。1976年获得英国剑桥大学博士学位。现任英国剑桥大学MRC分子生物学实验室荣誉研究员。

奖金:900万瑞典克朗，其中一半给弗朗西斯·H·阿诺德，另一半由乔治·P·史密斯和格雷戈里·P·温特分享。


原文题目：Nobel Prize in Chemistry 2018，Harnessing the power of evolution，原文来源：sciencedaily，由材料科技在线团队编译。