2018年諾貝爾化學獎》「駕馭演化的力量造福人類」美國、英國3位大師同獲殊榮

2018-10-03 17:57

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2018年諾貝爾化學獎得主,左起:美國科學家阿諾德(Frances H. Arnold)、美國科學家史密斯(George P. Smith)、英國科學家溫特(Sir Gregory P. Winter)。(AP)

2018年諾貝爾化學獎得主,左起:美國科學家阿諾德(Frances H. Arnold)、美國科學家史密斯(George P. Smith)、英國科學家溫特(Sir Gregory P. Winter)。(AP)

2018年諾貝爾化學獎3日在瑞典首都斯德哥爾摩揭曉,由美國科學家阿諾德(Frances H. Arnold)、美國科學家史密斯(George P. Smith)、英國科學家溫特(Sir Gregory P. Winter)3人共獲殊榮,得獎理由是對於「酶」(酵素)的演化以及胜肽、抗體的卓越研究。諾貝爾獎委員會讚譽這3位科學家「駕馭演化的力量來造福人類」,從製造生質燃料、對抗自體免疫疾病到治療癌症,都做出巨大貢獻。

2018年諾貝爾化學獎得主,左起:美國科學家阿諾德(Frances H. Arnold)、美國科學家史密斯(George P. Smith)、英國科學家溫特(Sir Gregory P. Winter)。(AP)
2018年諾貝爾化學獎得主,左起:美國科學家阿諾德(Frances H. Arnold)、美國科學家史密斯(George P. Smith)、英國科學家溫特(Sir Gregory P. Winter)。(AP)

酶的定向演化、胜肽與抗體的噬菌體展示

阿諾德將得到900萬瑞典克朗(約新台幣3100萬元)獎金的半數,另外半數由史密斯與溫特均分。阿諾德的特殊貢獻在於「酶的定向演化」(for the directed evolution of enzymes),史密斯與溫特則是「胜肽與抗體的噬菌體展示」(for the phage display of peptides and antibodies)。阿諾德也是史上第5位女性化學獎得主。

阿諾德現年62歲,美國加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)博士,目前是加州理工學院(Caltech)講座教授;史密斯現年77歲,哈佛大學(Harvard University)博士,密蘇里大學哥倫比亞分校(University of Missouri, Columbia)榮譽教授;溫特現年67歲,英國劍橋大學(University of Cambridge)博士,劍橋大學分子生物學實驗室(MRC Laboratory of Molecular Biology)榮譽研究領導人。

2018年諾貝爾化學獎得主阿諾德的「酵素定向演化」技術(諾貝爾獎委員會)
2018年諾貝爾化學獎得主阿諾德的「酵素定向演化」技術(諾貝爾獎委員會)

利用演化原理,研發解決人體化學問題的蛋白質

瑞典皇家科學院(KVA)指出,生命的多樣性透顯出演化的力量,而今年3位得主則是能夠「操控」演化,並且造福人類。「定向演化」產生的酶用途極廣,從生質燃料到製藥都用得上。「噬菌體展示」技術產生的抗體的則能夠對抗自體免疫疾病,甚至能夠治癒某些已經轉移的癌症! 

地球上的生命從大約37億年前開始萌發,在演化過程中解決一個又一個「化學問題」,於是無遠弗屆地散布。而生命的「化學工具」 ──蛋白質,也在演化過程中精益求精、日新又新,創造出驚人的生物多樣性。今年3位化學獎得主就是運用與演化相同的原理──遺傳變異與選擇,來研發能夠解決人體化學問題的蛋白質。

2018年諾貝爾化學獎得主史密斯的噬菌體展示技術(諾貝爾獎委員會)
2018年諾貝爾化學獎得主史密斯的噬菌體展示技術(諾貝爾獎委員會)

1993年,阿諾德進行史上第一次酶──觸發化學反應的蛋白質──的定向演化,之後她不斷精進這項技術,現在定向演化經常用來研發新的催化劑(觸媒)。阿諾德製造的酶也用途廣泛,包括生產對環境較無害的化學物質、藥物、可再生能源。

2018年諾貝爾化學獎得主溫特的噬菌體展示技術(諾貝爾獎委員會)
2018年諾貝爾化學獎得主溫特的噬菌體展示技術(諾貝爾獎委員會)

「噬菌體展示」技術研發新藥 造福人類

1985年,史密斯研發出「噬菌體展示」這種細緻的技術,利用專門以細菌為宿主「噬菌體展示」技術研發的新藥的病毒「噬菌體」來演化新的蛋白質。溫特則是以「噬菌體展示」促成抗體的定向演化,希望能夠藉此研發出新藥。2002年,第一種利用「噬菌體展示」技術研發的新藥「Adalimumab」問世,用於治療風濕性關節炎、牛皮癬與腸道炎症。2002年迄今,「噬菌體展示」催生的抗體對於解毒、對抗自體免疫疾病、治療轉移性癌症,都做出重大的貢獻。

瑞典皇家科學院指出,「定向演化」引發的革命才剛開始,正在、也會繼續從方方面面為人類帶來極大的福祉。

今年是諾貝爾化學獎第110次頒發,得主也累積到180位,其中英國生物化學家桑格(Frederick Sanger)得過兩次。史上最年長的化學獎得主是2002年的美國學者芬恩(John B. Fenn),85歲;最輕的得主是1935年的法國學者若利歐(Frédéric Joliot),35歲,他是偉大科學家居禮夫人(Marie Curie)的女婿,妻子伊函(Irène Joliot-Curie)不但也是化學家,而且夫妻倆同一年拿諾貝爾獎,是科學史上極為難得的佳話。

去年(2017年)的化學獎得主是瑞士學者杜布歇(Jacques Dubochet)、德國學者法蘭克(Joachim Frank)、英國學者亨德森(Richard Henderson)。3位大師以「冷凍電子顯微鏡技術」(cryo-electron microscopy)獲獎。

2017年諾貝爾化學獎得主,瑞士學者杜布歇(Jacques Dubochet)。(美聯社)
2017年諾貝爾化學獎得主,瑞士學者杜布歇(Jacques Dubochet)。(美聯社)

2018諾貝爾獎得主與公布時程(文學獎今年停頒):

生理學或醫學獎──艾利森(James P. Allison,美國)、本庶佑(日本)
物理學獎──艾許金(Arthur Ashkin,美國)、穆胡(Gérard Mourou,法國)、史崔克蘭(Donna Strickland,加拿大)
化學獎──阿諾德(Frances H. Arnold,美國)、史密斯(George P. Smith,美國)、溫特(Sir Gregory P. Winter,美國)
和平獎──10月5日下午5時(台灣時間)
經濟學獎──10月8日下午5時45分(台灣時間)

 

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