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美英3名学者分享诺贝尔化学奖 现第五位女性得主

来源: 中新网   作者:  2018-10-04 12:55:43

  据香港《文汇报》报道,3日,瑞典皇家科学院公布2018年诺贝尔化学奖得主,研究酶定向演化的美国女科学家阿诺德,成为第五位女性诺贝尔化学奖得主,获得一半奖金,美国科学家史密斯和英国科学家温特则凭噬菌体、缩氨酸和抗体研究,分享另外半份奖金。

  评审认为,3人掌握酶进化原理,有助人类福祉,其中温特的抗体研究更成为生物制剂“阿达莫单抗”(Adalimumab,又名Humira)的开发基础,对类风湿关节炎、牛皮癣等免疫系统疾病疗效显着。

  “酶”存在于有机体,是化学反应的催化剂,阿诺德等科学家在1980年代,一直希望研究新类型的酶。然而由于酶由多种胺基酸组成,结构非常复杂,科学家无法直接合成化学反应更强的酶,阿诺德最后决定循演化方向寻求答案。

  【阿诺德:进化技术制生物燃料】

  生物在进化过程中,会改变和选择基因,只有适合条件者才可生存,其他基因则会被摒弃。阿诺德1993年成功进行酶定向进化实验,她向枯草杆菌蛋白酶的基因随机加入突变体,其后筛选出与有机溶剂二甲基甲酰胺(DMF)化学反应较强的样本,然后重复加入新突变体的过程。

  结果到第3轮演化时,个别枯草杆菌蛋白酶与DMF的化学反应强度,已较起初的样本高256倍,该样本包含10种不同基因突变体,若使用传统方式,估计需花极多时间才能发现该基因组合。科学家其后基于阿诺德的研究结果,让酶在试管中进化,令进化更具效率。

  阿诺德其后利用进化技术,生产各类化学催化剂,包括把甘蔗等植物转换为生物燃料,取代传统化石燃料,亦可制造更环保和有效的化学清洁剂,甚至可用于制造新药物。

  【史密斯:“噬菌体展示”技术制新蛋白】

  史密斯和温特的研究则主要用于医学,其中史密斯在1980年代研究“噬菌体展示”技术,并藉此制造新的蛋白。噬菌体是指能感染细菌的病毒,其基因受蛋白保护,只要向细菌注入自己的基因,便能利用细菌的繁殖机制,复制出新的噬菌体和蛋白。

  史密斯向噬菌体的脱氧核糖核酸(DNA),注入未知的蛋白基因,当噬菌体形成新的蛋白保护外壳,科学家便能利用抗体,抽取蛋白中的缩氨酸,从而分析蛋白基因。

  【温特:改变酶特性制造更有效抗体】

  温特则利用噬菌体展示技术,先制造成千上万的抗体,结合定向进化方式,逐步改变抗体结构,让抗体更有效针对人体内的目标,1994年成功找出能针对癌细胞的抗体。温特其后与科学家合组制药实验室,1990年代开发出首种完全基于人类抗体的药物“阿达莫单抗”。

  “阿达莫单抗”主要针对免疫系统疾病中引致发炎的肿瘤坏死因子(TNFα),2002年面世后大受欢迎。由于“阿达莫单抗”疗效显着,科学家此后亦以相近方法,研制出针对转移性癌症,以至认知障碍症的药物。

  诺奖评审形容,化学奖3名得奖者的研究有助改善化工业环保效益、发展生物能源,亦可对抗疾病、拯救生命,对人类有莫大裨益,也是化学界的重大进化。

  【三位得主知多少】

  阿诺德(Frances H. Arnold):1956年于美国匹兹堡出生,1985年于加州大学柏克莱分校取得博士学位,现任加州理工学院教授。

  得奖原因:研究酶的定向演化

  史密斯(George P. Smith):1941年于美国诺沃克出生,1970年于哈佛大学取得博士学位。密苏里大学荣誉退休教授。

  温特(Gregory P. Winter):1951年于英国莱斯特出生,1976年于剑桥大学取得博士学位。剑桥大学分子生物学实验室荣誉退休主任。

  得奖原因:噬菌体展示技术和抗体研究

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编辑:顾志铭

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