פרס נובל לכימיה לשנת 2018 לשלושה חוקרים על רתימת האבולוציה לפיתוח זרזים ידידותיים לסביבה, חלבונים ונוגדנים

 מחצית הפרס מוענקת לחוקרת פרנסס ארנולד מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (קאלטק) בארה"ב על פיתוח שיטה לייצור מואץ של אנזימים במבחנה בתהליך של ברירה אבולוציונית.  מחצית הפרס מחולקת בין שני החוקרים ג'ורג' סמית (Smith) מאוניברסיטת מיזורי בארצות הברית וגרגורי ווינטר מאוניברסיטת קיימברידג' בבריטניה על שימוש בנגיפים תוקפי חיידקים (בקטריופאג'ים) לשם לייצור חלבונים, בהם נוגדנים של מערכת החיסון

איור של שיטת ספריית הבקטריופאג'ים: 1. המידע הגנטי המשמש לביטוי אתר הקישור של הנוגדן מוכנס לתוך הדנ"א של הבקטריופאג'. בשלב הבא מייצרים ספרייה בעלת מגוון נרחב של נוגדנים. 2. מקרב ספריית הבקטריופאג'ים נבחרים אלו בעלי הקישור החזק ביותר למטרה מוגדרת. 3. לפני שמבצעים ברירה נוספת, גורמים להיווצרותם של מוטציות אקראיות באותם נוגדנים הקשורים למטרות. 4. עם כל דור/מחזור נוסף, הנוגדנים הנבחרים נקשרים חזק יותר למטרות החלבון שלהם בזכות בררנות גבוהה יותר. איור: ועדת פרס נובל
איור של שיטת ספריית הבקטריופאג'ים:
1. המידע הגנטי המשמש לביטוי אתר הקישור של הנוגדן מוכנס לתוך הדנ"א של הבקטריופאג'. בשלב הבא מייצרים ספרייה בעלת מגוון נרחב של נוגדנים.
2. מקרב ספריית הבקטריופאג'ים נבחרים אלו בעלי הקישור החזק ביותר למטרה מוגדרת.
3. לפני שמבצעים ברירה נוספת, גורמים להיווצרותם של מוטציות אקראיות באותם נוגדנים הקשורים למטרות.
4. עם כל דור/מחזור נוסף, הנוגדנים הנבחרים נקשרים חזק יותר למטרות החלבון שלהם בזכות בררנות גבוהה יותר. איור: ועדת פרס נובל

פרס נובל לכימיה לשנת 2018 הוענק לשלושה חוקרים (שניים מארה"ב ואחד מבריטניה) על פיתוח תהליכי התפתחות במבחנה בקצב מהיר, תחום המכונה בשם "אבולוציה מואצת". מחצית הפרס מוענקת לחוקרת פרנסס ארנולד מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (קאלטק) בארה"ב על פיתוח שיטה לייצור מואץ של אנזימים במבחנה בתהליך של ברירה אבולוציונית.  מחצית הפרס מחולקת בין שני החוקרים ג'ורג' סמית (Smith) מאוניברסיטת מיזורי בארצות הברית וגרגורי ווינטר מאוניברסיטת קיימברידג' בבריטניה על שימוש בנגיפים תוקפי חיידקים לשם לייצור חלבונים, בהם נוגדנים של מערכת החיסון.

 

רותמים את כוחה של האבולוציה

כוחה של האבולוציה נחשף כאשר מביטים במגוון היצורים החיים. חתני וכלת פרס הנובל לכימיה לשנת 2018 השתלטו על מנגנון האבולוציה והשתמשו בה למטרת קידום האנושות. אנזים המיוצרים על ידי אבולוציה ישירה משמשים להכנת מגוון מוצרים חשובים לאנושות, החל מביו-דלקים וכלה בתרופות. נוגדנים שיוצרו בתהליך של אבולוציה בעזרת שיטה המכונה 'ספריית בקטריופאג'ים' מסוגלים להיאבק במחלות אוטו-חיסוניות ובמקרים מסוימים אפילו לרפא סרטן גרורתי.

מאז שהתפתחו החיים על פני כדור ארץ לפני כ-3.7 מיליארדי שנים, כמעט כל נקיק בכוכב שלנו התמלא ביצורים שונים. החיים התפשטו והגיעו לכל מקום – מעינות חמים, מעמקי האוקיאנוסים ומדבריות צחיחים, הכל בזכות העובדה כי האבולוציה הצליחה להתגבר על מספר מהמורות כימיות. כלי העבודה של החיים – חלבונים – עברו במהלך השנים אופטימיזציה, שינויים וחידושים, תוך קבלת מגוון יוצא מן הכלל של יצורים חיים.

זוכי פרס הנובל לכימיה לשנה זו קיבלו השראה מכוחה של האבולוציה והשתמשו באותם עקרונות – שינוי גנטי ושלב של ברירה – על מנת לפתח חלבונים חשובים לאנושות.

מחצית מהפרס מוענקת לחוקרת פרנסס ה. ארנולד. בשנת 1993 היא ביצעה את הניסוי הראשון של אבולוציה ישירה של אנזימים, שהם אותם חלבונים המזרזים תגובות כימיות. מאז אותו ניסוי, היא שיפרה את השיטות הללו שכיום משמשות באורח נפוץ לשם הפיתוח של זרזים חדשים. השימושים באנזימים של ארנולד כוללים ייצור ידידותי יותר לסביבה של רכיבים כימיים, כגון תרופות, וההפקה של דלקים מתחדשים לטובת מגזר התחבורה.

המחצית השנייה של פרס הנובל לכימיה לשנה זו מוענקת לג'ורג' פ. סמית ולסר גרגורי ווינטר. בשנת 1985, ג'ורג' סמית פיתח שיטה אלגנטית הידועה בשם 'ספריית בקטריופאג'ים' שבה בקטריופאג' (נגיף הניזון מחיידק) יכול לשמש לשם הפיתוח של חלבונים חדשים. גרגורי ווינטר השתמש בשיטה זו לקבלת אבולוציה ישירה של נוגדנים, זאת במטרה להכין תרופות חדשות. התרופה הראשונה המבוססת על שיטה זו, אדלימומאב (Adalimumab), אושרה עוד בשנת 2002 ומשמשת כתרופה נוגדת דלקות. מאז, השיטה אפשרה ייצור של נוגדנים המסוגלים לנטרל רעלנים, לעכב מחלות אוטו-חיסוניות ואפילו לרפא סרטן גרורתי.

בהודעת וועדת הפרס נכתב: "אנו עומדים כיום בימיה הראשונים של מהפכת האבולוציה הישירה שתוכל, בדרכים רבות מספור, להוליד את התועלות הגדולות ביותר לאנושות – לאור חזונו של אלפרד נובל."

בקטריופאג'ים תוקפים חיידקים. איור: shutterstock
בקטריופאג'ים תוקפים חיידקים. איור: shutterstock

 

לקריאה נוספת

לקריאה נוספת2

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב facebook
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email
שיתוף ב print

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

דילוג לתוכן