女性的胜利：“进化”的诺贝尔化学奖
2018年10月03日 19:39 879 次阅读 稿源：知识分子 0 条评论
科学探索
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。
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