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解讀2018諾貝爾化學獎:綠化化學 有助治癌

2018年諾貝爾化學獎宣布頒給美國學者法蘭西絲.阿諾德、喬治.史密斯及英國學者格雷戈里.溫特。阿諾德因首次進行「酵素定向演化」而獲獎;史密斯和溫特的貢獻則是「肽類和抗體的噬菌體展示」。史密斯開發了一種稱為「噬菌體展示」的方法,其中噬菌體可用於演化新蛋白質;溫特則使用噬菌體來生產新的藥物。

據「紐約時報」報導,通過定向演化產生的酵素可用於製造從生物燃料到藥物的所有物質。而噬菌體展示產生的抗體能夠中和毒素,抵抗自身免疫疾病並治癒轉移性癌症。通過定向演化製造的酵素可用於生產各類產品,包括生物燃料、藥品等。利用噬菌體展示技術生產的抗體能夠對抗自體免疫疾病,在有些情況下甚至能治癒轉移性癌症。

阿諾德的研究貢獻與酵素的定向演化(directed evolution of enzymes)有關。酵素是一種大分子生物催化劑,能加快化學反應速度;而定向演化則是一種蛋白質工程技術,指的是模仿天擇過程,讓蛋白質與核酸(nucleic acids)演化到實驗者設定的目標。

阿諾德在1993年首度進行酵素定向演化之後,持續精進實驗方法,時至今日,她的技術經常用來研發新的催化劑。至於阿諾德研發出的酵素,應用領域則包括以對環境更友善的方式製造藥品,還有生產可再生燃料等方面,比如用在小汽車和航天飛機上。

史密斯和溫特的研究則在於利用定向演化研發能夠中和毒素、抗擊自體免疫疾病、甚至治癒轉移性癌症的新藥。在這項研究中,一種能夠感染細菌的小小病毒發揮了關鍵作用,該方法就叫做「噬菌體展示技術」。

溫特和同事們創立了一家基於抗體噬菌體展示技術的公司。在1990年代,這家公司開發出一種新藥,完全基於一種人類抗體:「阿達木單抗」(adalimumab)。2002年,這種藥物被批准用於類風濕性關節炎,而現在這種藥物更是被應用於不同類型的牛皮癬以及炎症性腸道疾病的治療。

2018年諾貝爾化學獎得主所引入的方法,已在全球廣泛應用,它讓化學工業變得更加綠色環保,幫助產生新的物質,生產數量可觀的生物燃料,消除疾病,拯救生命,並為化學領域的一場深刻革命奠定了基礎。



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