2018年诺贝尔化学奖将一半授予美国加州理工学院的Frances H. Arnold,以表彰其使“酶定向进化”;另一半授予美国科学家George P. Smith和英国科学家Gregory Paul Winter爵士,以表彰其“用于肽和抗体的噬菌体展示”。Frances H. Arnold是诺奖118年历史上第五位女性化学奖得主。
2018年诺贝尔奖得主所开发的方法现在正在国际上发展,以促进更环保的化学工业,生产新材料,制造可持续生物燃料,减轻疾病和拯救生命。
弗朗西斯·阿诺德(Frances Arnold)1956年出生于美国匹兹堡,现为加州理工学院教授。她首次进行了酶的定向进化,这些酶是催化化学反应的蛋白质。通过定向进化产生的酶被用于制造从生物燃料到药物的所有产品。
在20世纪90年代早期,阿诺德开创了所谓的“定向进化”方法,用于设计新的和更好的酶。该项技术让生物酶在实验室中“繁殖”,以获得研究人员期望的性状。该方法生产出的酶,被广泛地用于制造消费品和医学诊断。
定向进化还可以让产品制造更环保,包括药品、生物燃料甚至牛仔裤的制造。这些酶对环境无害,并通常可替代有毒化学物质。“进化是世界上最强大的工程方法,我们应该利用它来寻找解决问题的新的生物解决方案。
”阿诺德在2017年接受加州理工学院校报采访时说。2017年以来,阿诺德及其同事正在使用定向进化来使细菌产生硅碳键。在这之前,只有化学家做出过硅碳键。研究表明,细菌可以迅速适应新环境,生产出新的化学类型。更重要的是,该发现能以更环保的方式制造具有硅—碳键的产品:从润滑剂到药品。
乔治·史密斯(George P. Smith),1941年出生于美国诺沃克。1970年于哈佛大学获博士学位。密苏里大学荣休教授。乔治·史密斯开发了一种称为噬菌体展示的方法,其中噬菌体——一种感染细菌的病毒——可用于进化新蛋白质。噬菌体展示是研究蛋白质-蛋白质,蛋白质-肽和蛋白质-DNA相互作用的实验室技术,它使用噬菌体(感染细菌的病毒)将蛋白质与编码它们的遗传信息联系起来。
格雷格·保罗·温特 (Gregory Paul Winter),英国的生物化学家,1951年出生于莱彻斯特,现为MRC分子生物学研究所所长。1973年毕业于剑桥大学三一学院,1976年获得剑桥大学博士学位,曾获得MRC Millennium Medal,Royal Medal,Knight称号等荣誉。温特的主要研究重点是遗传和蛋白质工程。
在他的早期研究中,Greg有个有趣的想法,所有的抗体都具有相同基本结构,而结构中只有很小的变化使它们对靶标具有特异性。他开创了人源化抗体的技术,从而为癌症、类风湿性关节炎和多发性硬化症等疾病提供治疗性抗体。
温特使用噬菌体展示来进行抗体的进化,目标是产生新的抗体药。第一个基于这种方法获得的抗体adalimumab,于2002年批准用于类风湿性关节炎,牛皮癣和炎症性肠疾病。
从那以后,使用噬菌体展示产生的抗体被用来中和毒素,治疗自身免疫疾病和转移性癌症。他已经建立了非常成功的衍生公司,包括:Cambridge Antibody Technology(被AstraZeneca收购),Domantis(被GlaxoSmithKline收购)和Bicycle Therapeutics。