Лауреаты премии по химии 2018 года Фрэнсис Арнольд, Джордж Смит и сэр Грегори Уинтер смогли взять под контроль эволюцию и использовать генетический отбор для разработки белков, которые решают химические проблемы человечества.
Награду разделили. Так, Арнольд получила премию «за направленную эволюцию ферментов», а Смит и Уинтер «за фаговое отображение антител и пептидов».
Как указывает комитет Шведской королевской академии наук, эти методы, в частности, позволят создавать новые, более эффективные лекарства с применением революционных материалов.
«Ферменты, полученные при помощи направленной эволюции, используются для производства как биотоплива, так и фармацевтических препаратов. Антитела, полученные методом так называемого фагового дисплея, борются с аутоиммунными заболеваниями и в некоторых случаях могут вылечить онкологические», — указывает комитет.
Миллиарды лет как вдохновение
Первые «ростки жизни» возникли на Земле около 3,7 млрд лет назад. С тех пор почти каждый уголок на планете заполнился различными организмами. Жизнь нашла место в горячих источниках, на дне океанов и в засушливых пустынях благодаря способности эволюции решать химические проблемы.
Химические инструменты жизни — белки — подстраивались под среду, менялись и обновлялись, создавая невероятное разнообразие живых организмов.
Нобелевские лауреаты этого года в области химии вдохновились силой эволюции. Они cмогли приручить ее, применив генетические изменения и селекцию для развития белков, которые помогут человечеству в будущем.
Первая половина премии
Традиционное химическое производство основывается на методах, требующих применения тяжелых металлов, токсичных кислот и растворителей. Фрэнсис Арнольд хотела исключить эти элементы и заменить их инструментами, созданными природой.
Арнольд провела первый эксперимент по направленной эволюции ферментов, а именно белков, которые могут ускорять химические реакции, в 1993 году. С тех пор она совершенствовала методы, многие из которых теперь используются для разработки новых катализаторов. Метод Арнольд включает более экологичное производство химических веществ, применяемых в создании фармацевтических препаратов и возобновляемых видов топлива.
Вторая половина премии
Джордж Смит из Университета Миссури — Колумбия и сэр Грегори Уинтер, глава кембриджского Тринити-колледжа, разделили вторую часть награды.
В 1985 году Смит разработал фаговый дисплей. Этот первоклассный метод можно применять в развитии новых белков, используя бактериофаги — вирусы, заражающие бактерию. Уинтер использовал фаговый дисплей для направленной эволюции антител. Это позволило начать производство новых фармацевтических препаратов.
Первым стал адалимубаб, используемый для лечения ревматоидного артрита, псориаза и воспалений в кишечнике. Он был утвержден в 2002 году. Помимо лекарств, фаговый дисплей помогает производить антитела, нейтрализующие токсины и необходимые в борьбе с аутоиммунными заболеваниями и метастатическим раком.
В комитете Шведской академии наук уверены, что благодаря работам Арнольд, Смита и Уинтера наука сделала первые революционные шаги в сторону метода направленной эволюции, и это «уже по-разному приносит и еще принесет огромную пользу всему человечеству».
