Vlad Krasen
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Jeder lebende Organismus auf diesem Planeten ist eine Skulptur der Evolution. Jetzt entfaltet sich die Evolution auch im Labor.
Der diesjährige Nobelpreis für Chemie wurde an drei Wissenschaftler für ihre Arbeit vergeben, die Kraft der Evolution für eine Vielzahl von Anwendungen zu nutzen, die der Menschheit zugute kommen. Diese neuen Anwendungen haben dazu beigetragen, Biokraftstoffe, Arzneimittel und Antikörper gegen Krankheiten zu entwickeln.
Frances H. Arnold vom California Institute of Technology erhielt die Hälfte des Preises, während George P. Smith von der University of Missouri und Sir Gregory P. Winter vom MRC Laboratory of Molecular Biology in Großbritannien die andere Hälfte teilten. [Nobelpreis für Chemie: seit 1901]
Arnold war 1993 der erste, der die gerichtete Evolution von Enzymen durchführte - Proteine, die Reaktionen hervorrufen oder vorantreiben. Dieser Prozess funktioniert, indem zunächst zufällige Mutationen oder Veränderungen in die Gene eines Enzyms eingeführt werden. Die Gene werden dann in Bakterien eingefügt, die dann als Herstellungsmaschinen fungieren und zufällig mutierte Enzyme produzieren. Die Wissenschaftler testen dann diese erzeugten Enzyme und bestimmen, welche die besten in ihrer Arbeit sind - was die Reaktion auslöst, die sie erreichen wollen. Diese "Auserwählten" werden dann mutiert und erneut durch den Zyklus geführt.
Nach nur wenigen Zyklen dieser Entwicklung in einem Reagenzglas kann ein Enzym laut der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften ein paar tausend Mal wirksamer werden. Arnolds Enzyme ermöglichen eine umweltfreundlichere Herstellung von Pharmazeutika und erneuerbaren Kraftstoffen.
Arnold ist erst die fünfte Frau, die einen Nobelpreis für Chemie mit nach Hause nimmt.
Für Smith entwickelte er 1985 die "Phagen-Display" -Methode, die schließlich zu einem leistungsstarken Instrument wurde, um die Evolution von Antikörpern zu steuern. Dieser Prozess funktioniert, indem Fragmente eines unbekannten Gens in einen Bakteriophagen oder ein Virus, das Bakterien infiziert, eingeführt werden. Anschließend werden anhand der Anweisungen des Gens ein Proteinbaustein namens Peptid konstruiert und auf seiner Oberfläche angezeigt. Wenn ein Antikörper oder ein Y-förmiges Protein zu der Mischung hinzugefügt wird, bindet es an das Peptid.
Winter nutzte diese Methode später, um die Entwicklung von Antikörpern zur Herstellung von Arzneimitteln zu steuern. Er schuf Bakteriophagen mit Milliarden verschiedener Arten von Antikörpern auf ihren Oberflächen. Dann fand er diejenigen, die am besten an bestimmte Proteine banden, und mutierte sie zufällig. Er wiederholte diesen Vorgang immer wieder, so dass die Anhaftung des Antikörpers mit jedem Zyklus an Stärke zunahm.
Das erste Medikament dieser Art, Adalimumab, wurde 2002 zugelassen und wird laut einer Erklärung nun zur Behandlung von rheumatoider Arthritis, Psoriasis und entzündlichen Darmerkrankungen eingesetzt.
Diese Methode wurde verwendet, um Antikörper zu erzeugen, die das Toxin, das Anthrax verursacht, neutralisieren können. Es wurde auch gezeigt, dass es eine Autoimmunerkrankung namens Lupis verlangsamt und sogar metastasierten Krebs heilt. Viele andere auf diese Weise hergestellte Antikörper befinden sich derzeit in klinischen Studien, beispielsweise solche, die laut Akademie zur Bekämpfung der Alzheimer-Krankheit entwickelt wurden.
Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel wurde aktualisiert, um zu verdeutlichen, dass Arnold die fünfte Frau ist, die jemals einen Nobelpreis für Chemie erhalten hat.