Power of Evolution:Nobel Prize in Chemistry 2018

2022-04-17

2018年诺贝尔化学奖授予 Frances H.Arnold、George P.Smith、Sir Gregory P.Winter三人共同获得。2018年诺贝尔化学奖的一半奖金授予美国科学家Frances H Arnold，奖励她的工作实现了酶的定向进化；另一半奖金则有美国科学家George Smith以及英国科学家Sir Gregory P Winter分享，他们的成就是肽类和抗体的噬菌体展示技术。

  • 弗朗西丝·阿诺德（Frances H.Arnold）首次实现了酶的定向进化。酶是一类能够催化化学反应的特殊蛋白质。通过定向进化制造的酶可用于生产包括生物燃料和药品在内的多种产品。
  • 乔治·史密斯（George P.Smith）研发了一种名叫噬菌体展示的技术，可利用噬菌体（一种能感染细菌的病毒）培育新型蛋白质。
  • 格雷戈里·温特爵士（Sir Gregory P.Winter）利用噬菌体展示技术发明了新药。利用该技术生产的抗体能够中和毒素、对抗自体免疫疾病、治愈转移性癌症等等。

弗朗西丝·阿诺德的研究故事

在1993年，她实现了首次酶的定向进化，这是一种对化学反应具有催化作用的特殊蛋白质。自那以后，她不断完善这项技术，并在今天被广泛应用于对新型酶的开发过程之中。弗朗西丝•阿诺德开发的酶的应用包括发展更加环保的化学物质生产方式，如制药工业，以及更再生燃料，造福更加绿色的交通出行。

乔治·史密斯的研究故事

他的主要贡献是研制一种叫做噬菌体展示的实验室技术，使用噬菌体（感染细菌和病毒）与蛋白质连接在一起，研究蛋白质-蛋白质、蛋白质-肽、蛋白质-DNA交互作用，从而提供编码它们的基因信息。在这项技术中，一种编码蛋白质的基因被插入到带外壳蛋白的噬菌体中，导致噬菌体“展示”其外部的蛋白质，同时“展示”包含蛋白质内部的基因，从而证实基因型和表现型之间的联系。这些展示的噬菌体可以与其它蛋白质、多肽或者DNA序列进行筛选，从而检测展示的蛋白质和其它分子之间的相互作用。通过这种方式，大量蛋白质数据库可以在一个叫做“体外选择”的过程中进行筛选和放大，这类似于自然选择过程。

格雷戈里·温特爵士的研究故事

他研制一种噬菌体展示技术，可用于抗体治疗。2012年10月2日，他被任命为英国剑桥大学三一学院院长，曾担任剑桥大学分子生物学实验室、医学研究委员会的副主任。同时，也是剑桥大学蛋白质和核酸化学领域领军人物。温特研制的噬菌体展示技术应用于抗体定向进化，其目的是制造新药物，实现抗体治疗。基于这项技术制造的第一种药物是“阿达木单抗”，用于治疗类风湿性关节炎，牛皮癣以及炎症性肠道疾病。