女性的胜利：“进化”的诺贝尔化学奖

　　日前，瑞典科学院宣布，2018年诺贝尔化学奖将一半授予美国加州理工学院的Frances H. Arnold，以表彰其使“酶定向进化”;另一半授予美国科学家George P. Smith和英国科学家Gregory Paul Winter爵士，以表彰其“用于肽和抗体的噬菌体展示”。



　　Frances H. 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1964年英国结构学家、第四次是以色列结构生物学家。

　　2018年诺贝尔化学奖将一半授予Frances H. Arnold，因为她使“酶进行定向进化”，另一半授予George P. Smith和Gregory P. Winter爵士，因为他们完成对“肽和抗体的噬菌体展示”。

　　2018年诺贝尔奖得主所开发的方法现在正在国际上发展，以促进更环保的化学工业，生产新材料，制造可持续生物燃料，减轻疾病和拯救生命。

　　今年的化学奖获得者已经控制了进化，并使用相同的原理――遗传变化和选择 ――来开发解决人类化学问题的蛋白质。

　　弗朗西斯?阿诺德(Frances Arnold)1956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。

　　在20世纪90年代早期，阿诺德开创了所谓的“定向进化”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。

　　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。

　　乔治?史密斯开发了一种称为噬菌体展示的方法，其中噬菌体――一种感染细菌的病毒――可用于进化新蛋白质。

　　噬菌体展示是研究蛋白质-蛋白质，蛋白质-肽和蛋白质-DNA相互作用的实验室技术，它使用噬菌体(感染细菌的病毒)将蛋白质与编码它们的遗传信息联系起来。在该技术中，将编码目的蛋白质的基因插入噬菌体外壳蛋白基因中，使噬菌体在其外部“展示”蛋白质，同时在其内部含有蛋白质基因，导致基因型和表型之间的联系。然后可以针对其他蛋白质，肽或DNA序列筛选这些展示噬菌体，以检测展示的蛋白质与那些其他分子之间的相互作用。通过这种方式，可以在称为体外选择的过程中筛选和扩增大的蛋白质文库，这类似于自然选择。

　　格雷格?保罗?温特 ( Gregory Paul Winter)，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，Greg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。