Il premio Nobel per la chimica di quest'anno è stato assegnato a tre ricercatori il cui lavoro pionieristico con le proteine ha, secondo le parole di un membro del comitato, "applicato i principi di Darwin nella provetta".
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Frances H. Arnold del California Institute of Technology - solo la quinta donna premio Nobel nella storia di 117 anni del premio di chimica - è stata riconosciuta per aver condotto la prima evoluzione diretta di enzimi o catalizzatori che consentono la produzione di sostanze chimiche, come l'ambiente prodotti farmaceutici e biocarburanti amichevoli. George P. Smith dell'Università del Missouri e Sir Gregory P. Winter del MRC Laboratory of Molecular Biology a Cambridge sono stati onorati congiuntamente per il loro contributo al metodo di visualizzazione dei fagi, che può essere utilizzato per sviluppare nuove proteine e produrre potenti farmaci.
Arnold porterà a casa metà del montepremi di circa $ 1, 01 milioni, mentre Smith e Winter divideranno i fondi rimanenti.
Secondo una dichiarazione rilasciata dalla Royal Swedish Academy of Sciences, che è responsabile della nomina e selezione dei Premi Nobel per la fisica e la chimica, i tre onorati “sono stati ispirati dal potere dell'evoluzione e hanno usato gli stessi principi: cambiamento genetico e selezione —Sviluppare proteine che risolvono i problemi chimici dell'umanità. ”
Frances Arnold, vincitore del premio #NobelPrize 2018, ha condotto la prima evoluzione diretta degli enzimi, che sono proteine che catalizzano le reazioni chimiche. Gli enzimi prodotti attraverso l'evoluzione diretta vengono utilizzati per produrre qualsiasi cosa, dai biocarburanti a pic.twitter.com/TGRxgjEHzv
- The Nobel Prize (@NobelPrize) 3 ottobre 2018
Nicola Davis del Guardian riferisce che l'evoluzione diretta degli enzimi di Arnold (proteine che catalizzano o accelerano le reazioni chimiche) si riduce essenzialmente all'introduzione di mutazioni genetiche che consentono agli enzimi di funzionare in modo più efficiente o in modi che normalmente non farebbero.
Questo processo si ispira all'evoluzione: come teorizzato da Charles Darwin, gli organismi con tratti vantaggiosi tendono ad avere più prole e alla fine innescano la selezione naturale, che favorisce quelli attrezzati per la sopravvivenza e la riproduzione rispetto a quelli meno adatti al loro ambiente. Negli esperimenti di Arnold, questi tratti vantaggiosi equivalgono a enzimi mutati che mostrano alti livelli di efficienza e possono sostituire solventi forti, metalli pesanti e acidi corrosivi nella produzione di prodotti farmaceutici, materie plastiche e altri prodotti chimici.
Il lavoro di Arnold l'ha messa in prima linea nella ricerca enzimatica. La Royal Swedish Academy osserva che i catalizzatori prodotti nel suo laboratorio possono produrre materiali che non esistono ancora in natura, accelerare le reazioni chimiche, produrre meno sottoprodotti e, in alcuni casi, sostituire i metalli pesanti tipicamente utilizzati nella chimica tradizionale. Attualmente, la sua principale area di interesse è la produzione di energia rinnovabile, con un obiettivo a lungo termine di creare combustibile ecologico che rivoluzionerà il settore dei trasporti.
"Venticinque anni fa, [questa tecnologia] era considerata la frangia folle", ha spiegato Arnold in un'intervista del 2014, segnando la sua introduzione alla National Inventors Hall of Fame. “Gli scienziati non l'hanno fatto. I signori non l'hanno fatto. Ma dal momento che sono un ingegnere e non un gentiluomo, non ho avuto problemi con questo. "
Dato che solo la quinta donna su oltre 178 ha ricevuto il premio per la chimica, la vittoria di Arnold è significativa. Solo il 3 percento dei premi scientifici è stato assegnato a donne in scienze, ha riferito Erin Ross per Axios lo scorso anno. Le donne scienziate sono state storicamente snobbate dal comitato Nobel. La terza donna ad aver mai ricevuto il premio di fisica è stata assegnata ieri.
Il premio George Smith, vincitore del #NobelPrize 2018, ha sviluppato un metodo noto come esposizione di fagi, in cui un batteriofago - un virus che infetta i batteri - può essere utilizzato per sviluppare nuove proteine. pic.twitter.com/roX8uOFICe
- The Nobel Prize (@NobelPrize) 3 ottobre 2018
Gli altri onori di quest'anno - Smith e Winter - hanno entrambi contribuito in modo significativo al metodo di visualizzazione dei fagi, che trova un virus infettante noto come batterofago impiegato nell'evoluzione di nuove proteine. Smith ha sviluppato il processo nel 1985 e Winter ha sviluppato la sua ricerca per condurre l'evoluzione diretta degli anticorpi e, successivamente, la produzione di nuovi prodotti farmaceutici.
Secondo una dichiarazione della Royal Swedish Academy, Smith sapeva che era possibile manipolare il materiale genetico di un fagi (virus che infetta i batteri) e cambiare le molecole che ricoprivano la sua superficie, quindi decise di usare il virus come mezzo per identificare un gene sconosciuto per un proteine note e viceversa. Come spiega Davis di The Guardian, una volta che Smith ha inserito un gene specifico in un fagi, è in grado di identificare la proteina che è emersa sulla sua superficie e acquisire una migliore comprensione della relazione tra determinati geni e proteine.
Sir Gregory Winter, insignito del Premio #Nobel in Chimica, ha utilizzato la visualizzazione dei fagi per produrre nuovi prodotti farmaceutici. Oggi la visualizzazione dei fagi ha prodotto anticorpi in grado di neutralizzare le tossine, contrastare le malattie autoimmuni e curare il cancro metastatico. pic.twitter.com/p5fOfo0DwJ
- The Nobel Prize (@NobelPrize) 3 ottobre 2018
La ricerca di Winter si basa sull'esposizione di fase per l'evoluzione diretta di anticorpi o proteine a forma di Y che si attaccano a virus e batteri infettivi e fanno sapere alle cellule immunitarie che devono respingere un tentativo di invasione. Durante gli anni '90, lui e i suoi colleghi hanno iniziato a progettare prodotti farmaceutici che agivano come anticorpi per bloccare disturbi specifici e nel 2002 avevano creato un farmaco di ispirazione anticorpale che era stato ufficialmente approvato per il trattamento dell'artrite reumatoide. Oggi, l'esposizione di faghi di anticorpi può essere utilizzata per trattare malattie diverse come il cancro metastatico, le malattie infiammatorie intestinali e l'avvelenamento da antrace.
"Praticamente ogni premio Nobel capisce che quello per cui sta ottenendo il premio si basa su molti precedenti, un gran numero di idee e ricerche che sta sfruttando perché si trova nel posto giusto al momento giusto", ha detto Smith al mattino presto intervista con l'Associated Press.
Conclude: “Pochissime scoperte della ricerca sono nuove. Praticamente tutti si basano su ciò che è accaduto prima. È un caso. Questo è stato certamente il caso del mio lavoro. La mia è stata un'idea in una linea di ricerca che si è sviluppata in modo molto naturale sulle linee di ricerca precedenti. "
