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今年诺贝尔化学奖颁给为“蛋白质进化”作出贡献的三位科学家 自然界经历数千年,试管里只需几小时
2018年10月04日 11:22 来源:文汇报 作者:许琦敏 金婉霞 字号

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  北京时间昨天晚间,全世界的化学家又一次黯然神伤了,因为2018年诺贝尔化学奖再次颁给了生命科学领域的科学家。美国加州理工学院莱纳斯·鲍林讲席教授弗朗西丝·阿诺德、密苏里大学教授乔治·史密斯和英国剑桥大学-医学研究理事会(MRC)分子生物实验室主任格雷戈里·温特爵士,由三位科学家分享这一奖项。

  这三位科学家在不同蛋白质领域完成的突破性发现,使蛋白质演化加速成千上百倍。简单来说,对蛋白质进行有目标的进化选择,自然界需要经历数千年,而今在试管里只需几小时就能完成。

  蛋白质进化的哲学命题从试管到生活

  这次,美国女科学家阿诺德因研究酶的定向进化而分得一半奖金。教育部长江学者特聘教授、华南理工大学教授林章凛曾于1996年到1999年跟随阿诺德从事博士后研究,他说:“阿诺德对科学的思考具有哲学的高度。”

  1990年前后,阿诺德提出:人类能够设计化学分子,却还不知道如何设计蛋白质分子,最好的办法是模拟自然的进化过程,以获得人类所需要的蛋白质,比如酶、抗体等。

  这位女科学家不仅提出思想,还发展出了一套实验方法,在试管里完成蛋白质的进化。“她在2000年当选美国工程院院士后,又先后获选美国科学院、美国医学院院士。凭着她的科学成就,获得诺贝尔奖其实只是时间问题。”林章凛说。

  中国科学院上海有机化学研究所研究员周佳海告诉记者,试管里的“进化论”听起来很玄乎,其实我们每天都能感受到。还记得常用的洗衣粉突然变得“只需少量,就能瓦解汗渍、血渍等顽固污垢”吗?这正是得益于阿诺德的发明,工业界靠此方法很快筛选到了一种改造酶,只需在洗衣粉中少量添加,就能将有机污渍“消化”掉。

  而生活中,阿诺德的人生十分坎坷,先后遭遇两任丈夫离世,她本人还罹患过乳腺癌,但她始终坚持对于科学的执着和热爱。

  “她是我见过的最聪明的人之一。她对学生和博士后的要求也非常高。”林章凛说,阿诺德对科学基础问题非常执着。近年来,阿诺德一直在思考,除了碳基生命,是否有别的生命形式,并在 《科学》杂志发表多篇相关论文。

  抗体药物因“定向演化”而迅速发展

  另两位获奖者——乔治·史密斯和格雷戈里·温特,凭借缩氨酸的噬菌体展示技术而共享另一半奖金。此前,这两位科学家为了该技术的一些专利,还打过一场比较激烈的官司,最终史密斯得到了美国的专利权,而温特则拥有欧洲的专利权。

  要知道,抗体药物的含金量实在太高了。温特38岁时就创办了剑桥抗体技术公司,并于2006年被阿斯利康公司收购。当时,温特的公司拥有2002年获批上市的抗体药物 “阿达木”,这是用抗体定向演化技术开发出来的第一个新药。如今,阿达木在全球抗体药物中排名第一,销售额以十亿美元计。

  “这一成果可以说与阿诺德的科学思想不谋而合。”中国科学院上海药物研究所研究员王明伟告诉记者,史密斯和温特使抗体药物的研发、生产发生了颠覆性改变。

  史密斯开创了一种 “噬菌体展示”的方法,它让蛋白质得以在病毒表面展示,让科学家看着蛋白质就能轻松挑选出所需的基因。而作为抗体工程奠基人之一的温特,则将该技术用于抗体改造,发展出了抗体定向演化技术。

  “抗体药物公司对于今年诺贝尔化学奖的关注度,甚至超过了科学界。”百济神州生物科技公司主任研究员曲亮的导师是温特的学生,他告诉记者,阿达木可用于治疗类风湿性关节炎、银屑病、炎症性肠病,患者往往需要终身服药,因此销售额极高。此后,噬菌体展示技术还产生了可以中和毒素、抵抗自身免疫疾病和治愈转移性癌症的多种抗体。

    ■首席记者 许琦敏   见习记者 金婉霞

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