Evolución dirigida, Phage Display Nab Chemistry Nobel
Desde la izquierda: Frances Arnold, Gregory Winter y George Smith, cortesía de caltech; wikipedia, aga machaj; división de ciencias biológicas, universidad de missouri
Caltech’s Frances Arnold, quien avanzó una técnica llamada evolución dirigida para dar forma a la función de las enzimas, recibió el Premio Nobel de Química hoy (3 de octubre) . Ella comparte el honor con George Smith, ahora profesor emérito de la Universidad de Missouri, y Gregory Winter, líder de grupo emérito en el Laboratorio de Biología Molecular (LMB) del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, Reino Unido. Smith y Winter son reconocidos por su trabajo en una técnica de laboratorio conocida como exhibición de fagos en la evolución dirigida de nuevas proteínas, en particular, para la producción de terapias de anticuerpos.
“Me gustaría felicitar los laureados de este año por su tremendo avance en el uso de la química para acelerar los propios procesos de la naturaleza” Peter Dourhout, presidente de la American Chemical Society, dice en un comunicado…
En todo el desorden de posibles líneas de investigación, tenía un enfoque nítido como un láser.
Philipp Holliger, Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica
Informado por primera vez por Smith en 1985, la visualización de fagos implica la introducción de ADN extraño que codifica una proteína, como un anticuerpo, en un virus bacteriófago que infecta bacterias. Esa proteína luego se muestra en la superficie del fago. Los investigadores pueden usar estos fagos que muestran proteínas para detectar interacciones con otras proteínas, secuencias de ADN y moléculas pequeñas.
En declaraciones a Associated Press esta mañana, Smith enfatizó la papel del trabajo de otros en su logro. Muy pocos avances en la investigación son novedosos, dice. Prácticamente todos se basan en lo que sucedió antes. . . . Sin duda, ese fue el caso de mi trabajo.
Winter, cofundador de la empresa de biotecnología Cambridge Antibody Technology en 1989, desarrolló la técnica con el fin de encontrar terapias novedosas. En 1993, su grupo de investigación utilizó la visualización de fagos para aislar con éxito fragmentos de anticuerpos humanos que podían unirse a antígenos específicos. Los genes de estos fragmentos podrían expresarse en bacterias, informó el equipo, y podrían ofrecer una alternativa prometedora a los métodos basados en ratones para la producción de anticuerpos contra moléculas de la superficie celular.
En 2002, adalimumab (Humira) , un producto terapéutico producido por este enfoque, fue aprobado por los reguladores europeos y estadounidenses para el tratamiento de la artritis reumatoide. Hablando en 2006, Winter dijo que la aprobación es el tipo de cosa de la que estoy más orgulloso. Desde entonces, la técnica se ha utilizado para aislar moléculas contra enfermedades autoinmunes, cánceres múltiples y bacterias como Bacillus anthracis, la causa del ántrax.
En una conferencia de prensa hoy, Winter, quien fue nombrado caballero en 2004, se describió a sí mismo como un poco insensible por un tiempo al recibir la noticia de Suecia. Soy tan afortunado, agregó. Hay tantos científicos brillantes y no hay suficientes premios Nobel para todos. . . . Me siento muy agradecido.
Los métodos que desarrolló Frances Arnold sentaron las bases para desarrollar enzimas para una química más sostenible.
Volker Sieber, Technische Universitt Mnchen
Philipp Holliger, líder del programa en LMB y anteriormente estudiante de doctorado y posdoctorado en el laboratorio de Winters durante la década de 1990, le dice a The Scientist que el premio de Winters es muy merecido: no podría estar más feliz por Greg. Mientras trabajaba en técnicas para producir terapias de anticuerpos en bacterias, recuerda Holliger, se inspiró no solo en el entusiasmo juvenil de Winters sobre los proyectos de investigación en sí, sino también en la dirección de los proyectos a seguir. Tenía esta notable habilidad para ver los problemas importantes a resolver, dice. En todo el desorden de posibles líneas de investigación, tenía un enfoque nítido como un láser.
Este premio marca la duodécima vez que un investigador del LMB gana un Nobel. Esta es realmente una gran historia sobre cómo la ciencia progresa desde la investigación fundamental hasta cosas que ahora, en última instancia, realmente están comenzando a beneficiar a los pacientes, dice Holliger. Creo que esa promesa se está cumpliendo y es maravilloso verlo.
La evolución dirigida también se ha movido más allá del laboratorio hacia las aplicaciones en el campo, pero más aún en la industria química. El trabajo pionero de Arnold para usar el principio de evolución para diseñar enzimas para realizar funciones particulares comenzó con una molécula llamada subtilisina E. Ella y sus colegas usaron mutagénesis aleatoria para producir una miríada de variedades de la enzima, luego seleccionaron aquellas con propiedades deseables y las mutaron al azar nuevamente. , y repetido. En un informe en PNAS en 1993, el equipo pudo producir una subtilisina E que era 256 veces más eficiente que la original, y en un entorno químico desafiante, nada menos.
Over A lo largo de los años, Arnold continuó perfeccionando el método y aplicándolo a diferentes moléculas, incluso creando enzimas con funciones que de otro modo no se verían en la naturaleza. Por ejemplo, en 2013, el equipo de Arnolds desarrolló una enzima bacteriana que podía producir ciclopropanos a través de una reacción química que los organismos biológicos no habían realizado antes.
La técnica se volvió increíblemente utilizada, dice Lingchong You, biólogo sintético en Universidad de Duke que hizo un postdoctorado bajo la tutela de Arnold. Se utiliza en todo tipo de disciplinas, incluidas la bioingeniería, la química y la biología, cuando las personas intentan utilizar esta técnica para optimizar una función particular de interés.
La evolución dirigida también ha tenido un gran efecto en la industria química, ayudando en los esfuerzos para desarrollar métodos de producción que sean más eficientes energéticamente. Los métodos que desarrolló Frances Arnold sentaron las bases para desarrollar enzimas para una química más sostenible, dice Volker Sieber, profesor de Technische Universitt Mnchen que fue postdoctorado en el laboratorio de Arnold.
Usted dice el reconocimiento de Arnold por parte del comité Nobel no es una sorpresa. Entre sus muchos honores, recibió la Medalla Nacional de Tecnología e Innovación en 2011 y fue galardonada con el Premio de Tecnología del Milenio en 2016. Era bastante esperado, dice You. Es natural que esto suceda.
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