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2018化学诺奖:驾驭进化的力量,改造生命的基石

时间:2018-10-07 03:34 来源: 作者:

2018年10月3 日,北京时间 17 时 45 分许,美国化学家弗朗西斯·H·阿诺德、美国生物化学家乔治·P·史密斯(George P. Smith)和英国生物化学家格雷戈里·P·温特爵士、荣获2018年诺贝尔化学奖。

2018年诺贝尔化学奖获得者“控制”了进化,并利用这一手段为人类带来巨大的福祉。由人为定向进化产生的酶,已经被用于制造包括生物燃料到药物的各种物质。而通过一种名叫“噬菌体展示”(phage display)的方法产生的抗体,可以用于对抗人类的自身免疫疾病,并且在一些情况下治愈转移性癌症。

2018化学诺奖:驾驭进化的力量,改造生命的基石

2018年诺贝尔化学奖得主:弗朗西斯·H·阿诺德、英国生物化学家格雷戈里·P·温特爵士

获奖者简介

弗朗西斯·H·阿诺德(Frances H Arnold)

获奖理由:酶的定向进化

弗朗西斯·H·阿诺德是美国化学家,加州理工学院莱纳斯·鲍林教授(Linus Pauling Professor )。1956年出生于美国匹兹堡,1979年本科毕业于普林斯顿大学机械与航空工程学院,1985于加利福尼亚大学伯克利分校取得化学工程博士学位,1986年进入加州理工学院。

阿诺德首次实现了酶的定向进化。酶是催化化学反应的蛋白质,通过定向进化得到的酶被用于制造各种物质,例如生物燃料和药物。她拥有多项专利,多次获得重大奖项,包括美国工程界最高荣誉之一的德雷珀奖(Draper Prize,2011)、美国国家技术和创新奖章(National Medal of Technology and Innovation,2013)等,2016年成为首位获得芬兰千年科技大奖(Millennium Technology Prize)的女性。

乔治·P·史密斯(George P. Smith)

获奖理由:肽和抗体的噬菌体展示技术

乔治·P·史密斯(George P. Smith),密苏里大学校董会杰出教授(Curators’ Distinguished Professor Emeritus)。1941年出生于美国诺瓦克,1970年于哈佛大学取得博士学位。史密斯的研究方向主要是利用噬菌体展示技术进行癌症的分子成像,他于2007年获得美国微生物学会颁发的普罗麦格生物技术研究奖(Promega Biotechnology Research Award)。

格雷戈里·P·温特 爵士(Sir Gregory P. Winter),

获奖理由:使用噬菌体展示技术来生产新的药物。如今,噬菌体展示技术已经产生了可中和毒素、抵抗自身免疫疾病和治愈转移性癌症的抗体。

格雷戈里·P·温特爵士,1951年4月14日出生,英国生物化学家,治疗性单克隆抗体的先驱。他发明了拟人化(humanise,1986年)和后来的全拟人化噬菌体展示技术(phage display),以及用于治疗用途的抗体的相关技术。在此之前,这些抗体来自小鼠,因人体免疫系统的免疫反应而难以用于人类治疗。他是英国剑桥大学三一学院(Trinity College, Cambridge)成员,并于2012年10月2日被任命为三一学院的负责人。他曾担任医学研究委员会分子生物学实验室副主任,主管蛋白质和核酸化学分部。

温特于1990年被选为皇家学会会员(Fellow of the Royal Society,FRS),并于2011年获得该学会颁发的皇家奖章,“表彰他在蛋白质工程和治疗性单克隆抗体方面的开创性工作,以及他作为发明家和企业家的贡献”。 他于1994年获得谢勒奖(Scheele Award),1995年获得了多项国际奖项,包括费萨尔国王医学奖(King Faisal International Prize for Medicine)。

诺贝尔奖官方网站链接:https://www.nobelprize.org/

解读2018年诺贝尔化学奖:驾驭进化的力量

生物的多样性揭示了进化的力量。自从生命的在37亿年前首次出现以来,地球上几乎每个缝隙都充满了不同种类生物的混合物。生命已经蔓延到温泉、深海和干燥的沙漠,而这一切都是因为进化解决了许多化学问题。生命的化学工具 -——蛋白质,经过了优化、改变和更新,创造了令人难以置信的多样性。

今年的诺贝尔化学奖获得者受到进化力量的启发,并使用了与进化相同的原理 ——遗传变异和选择 ,研发出解决人类化学问题的蛋白质。

今年诺贝尔化学奖的一部分授予了弗朗西斯·H·阿诺德。 1993年,她进行了酶的第一次定向进化,这些酶是催化化学反应的蛋白质。经她改进的这一技术,如今已经成为开发新型催化剂的常规方法。 阿诺德研发出的酶具有广泛的用途,包括制造更环保的化学物质(如药品),以及生产更环保的可再生燃料。

另一半诺贝尔化学奖由乔治·P·史密斯和格雷戈里·P·温特爵士分享。1985年,史密斯开发了一种巧妙的方法——噬菌体展示(phage display)技术,将噬菌体这种能够感染细菌的病毒用于新蛋白质的进化。温特爵士使用噬菌体展示的方法,对抗体进行定向进化,从而获得新的药物。第一个用这种方法获得的药物阿达木单抗(adalimumab),于2002年获批并用于类风湿性关节炎,牛皮癣和炎性肠道疾病。

从那时起,噬菌体展示技术产生的抗体可以中和毒素,抵消自身免疫疾病,并且还能治愈转移性癌症。我们目前还处于定向进化研究的早期阶段,但它正在并且能够在未来给人类带来更多的助益。

郭浩 本文来源:科研圈 责任编辑:郭浩_NT5629