驾驭演化的力量！快来跟随2018诺贝尔化学奖读懂试管里的“进化论”

一小时前，诺贝尔基金会宣布将2018年的诺贝尔化学奖授予Frances H. Arnold教授、George P. Smith教授、以及Gregory P. Winter爵士，以表彰他们成功驾驭演化的力量，造福人类。

自生命于37亿年前诞生以来在地球上以来，地球上的每一个角落都被开始被不同的生物所填满。而这一切离不开演化的巨大力量。其实从本质上来说，生命的过程离不开化学的作用，因而在诺贝尔化学奖中，有不少奖项都被授予了生物学家。

对于重要生命分子蛋白质来说，演化也同样重要。今年的诺贝尔化学奖获得者已经控制了进化，并遵循演化的本质——遗传变化和选择 ——通过化学手段，开发出造福人类的多种蛋白质。

弗朗西斯·阿诺德（Frances Arnold）是诺奖118年历史上第五位女性化学奖得主。第一次是1911年居里夫人、第二次是1935年居里夫人的长女、第三次是1988年美国药理学家、第四次是以色列结构生物学家。

阿诺德956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。

1993年，阿诺德开创了所谓的“酶的定向演化”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。

2016年，阿诺德成为第一位获得芬兰科技学院颁发的“千禧技术奖”（Millennium Technology Prize）的女性。她是第一位获得美国国家工程院颁发的的“千禧技术奖”（Millennium Technology Prize）的女性。她是第一位获得美国国家工程院颁发的2011年“查尔斯·斯塔克·德雷珀奖”的女性。阿诺德也是第一位被选入美国国家科学院所有三个分支的女性 ：美国国家工程院（2000年）和国家科学院（2008年）。

阿诺德于2014年入选国家发明家名人堂，并于2013年获得国家技术与创新奖。她最近获得了美国国家科学院颁发的2017年萨克勒奖。

阿诺德于1979年获得普林斯顿大学机械和航空航天工程学士学位，1985年获得加州大学伯克利分校化学工程研究生学位。她于1986年作为访问助理到达加州理工学院，并于1987年成为助理教授，1992年获得副教授。 她于1996年任教授，2000年成为化学工程，生物工程和生物化学Dick&Barbara Dickinson教授。她于2013年成为加州理工学院Donna和Benjamin M. Rosen生物工程中心的主任。

George P. Smith教授和Gregory P. Winter爵士共同分享了今年诺贝尔化学奖的另一部分。

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。1985年，史密斯教授开创了一种叫作“噬菌体展示”的方法，作为一种感染细菌的病毒，噬菌体可以通过这种方法，分离出展示库里的某个特定的噬菌体，研究该噬菌体所含外源基因的生物学功能。

用抗体、受体、核酸、以及某些碳水化合物可以从噬菌体随机肽库中筛选出与之结合的肽段，因此在抗原表位分析、分子间相互识别、新型疫苗及药物的开发研究方面有广泛的应用前景。

而通过这一方法，格雷格·保罗·温特 ( Gregory Paul Winter)爵士完成了抗体的定向演化，并以此生产出新的药物。温特是英国的生物化学家，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，温特有个有趣的想法，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。

温特是剑桥大学三一学院的成员，自2012年以来一直担任三一学院的导师。他于1987年被选为欧洲分子生物学会的成员，1990年被选为皇家学会会员，2006年被选为医学科学院院士。他还是许多其他专业组织的研究员或荣誉院士。他还获得了无数奖项和奖章，并于2004年获得了分子生物学的骑士勋章

让我们祝福这三位诺贝尔化学奖得主，他们实至名归。

编辑：朱颖婕、郝梦夷

责任编辑：任荃

来源：综合自知识分子、药明康德等。