「駕馭演化的力量來造福人類」 3學者共享諾貝爾化學獎

「駕馭演化的力量來造福人類」 3學者共享諾貝爾化學獎
Photo credit: 諾貝爾官網
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諾貝爾化學獎已頒發過110次,共產生181位得獎人,這次出現了第5名女化學得主,是一名能成功改寫「酵素」特性的女科學家。

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2018年諾貝爾化學獎得主今(3)日揭曉,由美國和英國3位學者共獲殊榮。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,都作出巨大貢獻。

今年的諾貝爾獎自10月1日起揭曉,繼醫學獎、物理獎得主之後,今日公布化學獎得主。獎落美國科學家弗朗西絲.阿諾德(Frances H. Arnold)、美國科學家喬治.史密斯(George P. Smith)與英國科學家喬治.溫特(George P. Winter),3人共享900萬瑞典克朗(約785萬港元/新台幣3100萬元)獎金,其中弗朗西絲.阿諾德更是諾貝爾化學獎有史以來的第5位女性得獎科學家。

3位科學家為什麼得獎?

女科學家阿諾德的特殊貢獻在於「酶的定向演化」(for the directed evolution of enzymes),因而獨得獎金的一半。根據《中央廣播電臺》,酶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。

而另外半數獎金則由史密斯和溫特均分。史密斯開發了一種叫做「噬菌體展示」的技術,能使噬菌體(編按:噬菌體是專以細菌為宿主的病毒)演化出新的蛋白質。而溫特則用這個方法來生產新藥,在2002年第一批獲得批准的藥品,用於類風濕性關節炎、牛皮癬和炎症性腸炎疾病。

瑞典皇家科學院(Kungliga Vetenskapsakademien)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。

諾貝爾化學獎出現第5位女性得主:對該領域「一無所知」的女科學家阿諾德

《自由時報》報導,從1901年開始至2018年,諾貝爾化學獎已頒發過110次,共產生181位得獎人(包括英國生物化學家桑格二度獲獎),過去數百位的歷屆得主中,僅有5位女性得獎人。

此次的得主之一,美國女科學家阿諾德現年62歲,她於1985年取得加州大學柏克萊分校(University of California, Berkeley)博士學位,現為加州理工學院(Caltech)化工、生物工程與生化學教授。

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Photo Credit: 維基共享資源

「當我開始設計蛋白質時,我不知道它會有多難。」阿諾德2014年被選為美國國家發明家名人堂(NIHF)時說道。「經過一系列失敗的實驗後,我意識到我必須找到一種不同的方法來解決這個問題。」

阿諾德在1993年首度進行酶定向演化之後,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。

《The Economic Times》報導,阿諾德研發出的酶,能夠使進化速度提高1000多倍,並重新定向以創造新的蛋白質。她創造特殊的新蛋白質的方法,被用於將甘蔗等可再生資源轉化為生物燃料,並製造更環保的化學物質,改善日常用品,如洗衣和餐具洗滌劑,以提高其在低溫下的性能。

阿諾德說,當她開始發表論文,證明自己可以製造更穩定的酶、甚至可以改變它們的特異性,讓它們更活躍,這些都是當時沒有人知道怎麼做的事情。

「25年前,這被認為是接近瘋狂邊緣。科學家們並沒有這樣做。那些『紳士們』沒有這樣做。但我是工程師,不是『紳士』,所以我覺得這想法一點問題也沒有。」

阿諾德2016年接受《BBC》報導時表示,20多年前,她的實驗室出現了使用進化來創造更好的酶的基本概念。

「對我來說,『演化』是有史以來最好的工程師。我發現這應該用來設計對人類有用的生物編碼。」不過,阿諾德坦言,這項研究基本上是生物學家和蛋白質科學家的領域,而她,做為一名化學工程師,「我什麼背景都沒有」。她也坦承,自己基本上對這個領域一無所知,「否則我可能不會這樣做,因為我會知道它有多難。」

2018年諾貝爾系列獎項依序已公布醫學獎、物理學獎、化學獎得獎名單,和平獎將於5日進行,接著8日公布的經濟學獎。今年的文學獎預定延期公布,原因在於瑞典學院陷入#MeToo性醜聞事件。

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核稿編輯:楊士範