De amerikanska forskarna Frances Arnold och George Smith och den brittiske forskaren Gregory Winter vann Nobelpriset i kemi i onsdags för att ha tillämpat evolutionens principer för att utveckla proteiner som används i allt från nya biobränslen till världens mest sålda läkemedel.

Arnold, bara den femte kvinnan att vinna kemins mest prestigefyllda ära sedan Marie Curie hedrades 1911, vann hälften av de nio miljoner svenska kronorna (cirka 1,01 miljoner dollar eller 870, 000 euro) utmärkelse, medan Smith och Winter delade på den andra halvan.

"2018 års Nobelpristagare i kemi har tagit kontroll över evolutionen och använt den för ändamål som ger den största fördelen för mänskligheten, sa Kungliga Vetenskapsakademien.

Livet på jorden existerar för att organismer under de senaste 3,7 miljarder åren har anpassat sig till sin miljö, med evolution att lösa komplexa kemiska problem:fiskar kan till exempel simma i polarhaven eftersom de har frostskyddsproteiner i blodet.

Trion använde evolutionens principer - genetisk förändring och selektion - för att utveckla proteiner som nu används inom en rad områden, i vad som kallas riktad evolution.

"De har tillämpat Darwins principer i provrör. De har använt den molekylära förståelsen vi har av evolutionsprocessen och återskapat processen i sina labb, "chefen för Akademiens Nobelskemikommitté, Claes Gustafsson, berättade för reportrar.

"De har kunnat göra evolutionen många 1000-tals gånger snabbare och omdirigera den för att skapa nya proteiner."

"studsar från väggarna"

Arnold, 62, som har överlevt bröstcancer och är ensamstående mamma till tre söner, är professor i kemiteknik vid California Institute of Technology.

"Jag studsar från väggarna men jag försöker låtsas att jag låter lugn och samlad, " berättade hon för Nobelstiftelsen i en intervju, och tillade att hon var "irriterad" att hon inte kunde nå sina söner för att ge dem nyheterna.

"De svarar aldrig i telefon när mamma ringer."

Hennes metod att skriva om DNA för att efterlikna evolutionen har hjälpt till att lösa problem som att ersätta giftiga kemikalier som fossila bränslen.

Som ett resultat, förnybara resurser som sockerrör omvandlas till biobränslen. Mer miljövänliga kemiska ämnen utvecklas, förbättra vardagsprodukter som tvätt- och diskmedel för att förbättra deras prestanda i kalla temperaturer.

"Vad jag gör är att kopiera naturens designprocess. All denna enorma skönhet och komplexitet i den biologiska världen uppstår genom denna enkla vackra designalgoritm, " berättade hon för stiftelsen.

"Vad jag gör är att använda den algoritmen för att bygga nya biologiska saker, " Hon sa.

"Naturen löser alla möjliga problem som vi kastar på henne som hur man försämrar plastflaskor, hur man bryter ned bekämpningsmedel och herbicider och antibiotika... hon skapar nya enzymer som svar på det hela tiden, i realtid."

"Stor överraskning"

Under tiden, Smed, vid University of Missouri, och vinter, en 67-årig geningenjör vid MRC Laboratory of Molecular Biology i Cambridge, utvecklat en "elegant metod" känd som fagdisplay, där en bakteriofag – ett virus som infekterar bakterier – kan användas för att utveckla nya proteiner, sa juryn.

Läkemedel för reumatoid artrit, psoriasis och inflammatoriska tarmsjukdomar har resulterat från deras forskning, samt antikroppar som kan neutralisera toxiner, motverka autoimmuna sjukdomar och i vissa fall bota metastaserande cancer.

Världens mest sålda receptbelagda läkemedel – adalimumab, som behandlar reumatoid artrit och säljs under sitt handelsnamn Humira — är ett resultat av deras ansträngningar.

Alan Boyd, president för Storbritanniens fakultet för farmaceutisk medicin, hyllade priset.

"Användningen av antikroppar har resulterat i ett paradigmskifte i hur vi nu behandlar så många sjukdomar som har medfört betydande fördelar för patienter över hela världen och kommer att fortsätta att göra det i många år framöver, " han sa.

Smith sa till Foundation att Nobelpriset var en "stor överraskning".

"Jag trodde att det var ett av de många skämten som "samtal kommer in från Stockholm!" som är ungefär som ett meme."

Men det var "så mycket statik på linjen (jag visste) att det måste vara verkligt."

Alfred Nobel, som skapade priserna i sitt testamente, var själv kemist, och utarbetade sina berömda utmärkelser delvis för att sona för att ha uppfunnit dynamit.

Nobelsäsongen 2018 fortsätter på fredag ​​med tillkännagivandet av fredspriset, och avslutar måndagen med ekonomipriset.

För första gången sedan 1949 Svenska Akademien har skjutit upp offentliggörandet av 2018 års Nobels litteraturpris till nästa år, mitt i en #MeToo-skandal och bitter intern tvist som har hindrat den från att fungera korrekt.

---

Kungl. Vetenskapsakademiens meddelande:

Nobelpriset i kemi 2018

Kungliga Vetenskapsakademien har beslutat att dela ut Nobelpriset i kemi 2018

med ena hälften till

Frances H. Arnold , California Institute of Technology, Pasadena, USA

"för den riktade utvecklingen av enzymer"

och andra hälften gemensamt till

George P. Smith , University of Missouri, Columbia, USA

Sir Gregory P. Winter , MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, Storbritannien

"för fagvisning av peptider och antikroppar"

De utnyttjade evolutionens kraft

Evolutionens kraft avslöjas genom livets mångfald. 2018 års Nobelpristagare i kemi har tagit kontroll över evolutionen och använt den för ändamål som ger den största fördelen för mänskligheten. Enzymer som produceras genom riktad evolution används för att tillverka allt från biobränslen till läkemedel. Antikroppar som utvecklats med en metod som kallas fagdisplay kan bekämpa autoimmuna sjukdomar och i vissa fall bota metastaserande cancer. Sedan livets första frön uppstod för cirka 3,7 miljarder år sedan, nästan varje springa på jorden har fyllts med olika organismer. Livet har spridit sig till varma källor, djupa hav och torra öknar, allt för att evolutionen har löst ett antal kemiska problem. Livets kemiska verktyg – proteiner – har optimerats, förändrats och förnyats, skapa otrolig mångfald.

Årets Nobelpristagare i kemi har inspirerats av evolutionens kraft och använt samma principer – genetisk förändring och urval – för att utveckla proteiner som löser mänsklighetens kemiska problem.

Hälften av årets Nobelpris i kemi tilldelas Frances H. Arnold. 1993, hon genomförde den första riktade utvecklingen av enzymer, som är proteiner som katalyserar kemiska reaktioner. Sedan dess, hon har förfinat de metoder som nu rutinmässigt används för att utveckla nya katalysatorer. Användningen av Frances Arnolds enzymer inkluderar mer miljövänlig tillverkning av kemiska ämnen, såsom läkemedel, och produktion av förnybara bränslen för en grönare transportsektor.

Den andra hälften av årets Nobelpris i kemi delas av George P. Smith och Sir Gregory P. Winter. 1985, George Smith utvecklade en elegant metod som kallas fagdisplay, där en bakteriofag – ett virus som infekterar bakterier – kan användas för att utveckla nya proteiner. Gregory Winter använde fagdisplay för den riktade utvecklingen av antikroppar, med syftet att producera nya läkemedel. Den första baserad på denna metod, adalimumab, godkändes 2002 och används för reumatoid artrit, psoriasis och inflammatoriska tarmsjukdomar. Sedan dess, fagdisplay har producerat antikroppar som kan neutralisera toxiner, motverka autoimmuna sjukdomar och bota metastaserande cancer.

Vi befinner oss i början av den riktade evolutionens revolution som, på många olika sätt, ger och kommer att ge den största fördelen för mänskligheten.

© 2018 AFP