10 月 3 日，瑞典皇家科学院公布了今年诺贝尔化学奖的三位得主，美国的弗拉西斯·阿诺德（Frances H. Arnold）、乔治·史密斯（George P. Smith）与英国的格雷格·温特（Gregory P. Winter），称他们“受到了进化力量的启发，并采用同样的原理——基因突变和选择——来开发解决人类的化学问题的蛋白质”。

瑞典皇家科学院在宣布 2018 年诺贝尔化学奖得主时表示，今年的奖项“授予了一场基于进化论的革命”，并将奖项颁给那些“在试管中应用了达尔文原理”的科学家。

加州理工学院的化学工程教授弗拉西斯·阿诺德获奖，是因为她在 1993 年实现首次酶的定向进化。

通过引入基因变异，她与她的研究小组制造出一种特定酶的多种变体，随后对这些变体进行观察，并针对不同的环境选择不同变体。例如在溶剂中可以运作的变体，或者是一种在水基环境中工作的变体。

这种方法显著提升了酶的催化效果。在 1990 年代的实验中，她制造出的一种酶的第三代的催化效果是最初试验体的 200 倍以上。

这种方法被大量应用于新的催化剂的开发，适用范围包括“更环保的化学物质的制造，例如药品，以及为更环保的运输部门生产可再生燃料”。她的研究小组开发出的酶可以将单糖转化为异丁醇，后者可以用于生产生物燃料与塑料。

弗拉西斯·阿诺德是该奖项历史上第五位女性得主。最近一位得主是 2009 年以色列的艾达·约纳特（Ada E. Yonath），此前获得该奖项的女性得主包括 1911 年的玛丽·居里（Marie Curie）、1935 年的伊雷娜·约里奥-居里（Irène Joliot-Curie）与 1964 年的多萝西·霍奇金（Dorothy Crowfoot Hodgkin）。

弗拉西斯·阿诺德也参与了这项技术的商业化应用。弗拉西斯·阿诺德先后与他人联合创立了合成航空燃料前驱物的公司 Gevo，这是一家上市公司。最近，她还联合创立了初创公司 Provivi，致力于取代传统杀虫剂。

乔治·史密斯、格里格·温特分享了另一半化学奖奖金，两位的成就都与噬菌体展示技术相关。

乔治·史密斯于 1985 年开发出了这种被称作噬菌体展示的技术，他在噬菌体上进行了基因改造，植入了未知基因，利用噬菌体吞噬菌体以产生新的蛋白质，新的蛋白质最终会显示在噬菌体的外表面。

在噬菌体展示技术的基础上，英国的格里格·温特实现了抗体的定向进化，从而产生新的药物。这些药物对类风湿关节炎、牛皮癣、自身免疫性疾病以及转移性癌症有治疗作用。

第一种基于人类抗体制造的药物是阿达木单抗（Adalimumab），即新型抗 TNF 抑制剂修美乐（Humira）。这款药物由美国雅培公司研发，2002 年美国批准该药物的使用，用于治疗类风湿关节炎、牛皮癣，包括肠道疾病等一系列疾病。修美乐年销售额达到 1840 亿美元。

英国皇家医学院药学院院长艾伦·博伊德教授（Professor Alan Boyd）对三位得主表示祝贺时称：“抗体的使用已经导致了范式的转变，我们现在（用抗体）治疗这么多疾病的方式已经给世界各地的病人带来了显著的好处，我们将在未来几年继续这样做。”

三位诺贝尔化学奖得主的成就带动了人们对合成生物学的兴趣激增，同时也催生了专门的会议和风险投资基金。

弗拉西斯·阿诺德在她位于达拉斯的酒店房间里接受采访时称，当她开始从事研究工作时，该领域被称之为是“蛋白质工程”。她说：“我认为，这对我来说将是一个令人兴奋的领域，这点是很明显的，但我无法预测它会变得如此普遍与强大。”

题图来自：Pixabay

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