Bemästrande av evolutionens kraft belönas med Nobelpris

Enzymer och antikroppar står i fokus för årets Nobelpris i kemi. Och de tre forskare som delar på priset får det för att de har ”bemästrat evolutionens kraft”.
– Oväntat, men inte oförtjänt, säger Anders Blomberg, professor vid Göteborgs universitet.

Nobelpriset i kemi består 2018 av två halvor där amerikanskan Frances H. Arnold är mottagare av ena halvan medan den andra halvan delas mellan amerikanen George P. Smith och britten Sir Gregory P. Winter.

Den gemensamma nämnaren är att de tre har inspirerats av evolutionens kraft. De har använt sig av samma principer, genetiska förändringar och selektion, för att i labbmiljö utveckla proteiner som hjälper mänskligheten på olika sätt, till exempel för framställning av förnyelsebara bränslen och bättre mediciner mot allvarliga sjukdomar.

– En bil går att plocka isär och förstå för den är logiskt konstruerad medan biologiskt liv inte går att förstå för evolutionen är inte logisk. Detta visas av dagens nobelpris, säger Gunnar C. Hansson, professor i medicinsk kemi.

Anders Blomberg, professor i funktionsgenomik, tycker att det var ett oväntat kemipris.

– Men inte oförtjänt. Pristagarna har en lång rad av goda publikationer inom fältet. Och de har varit viktiga för att visa vad kemiska kombinationer kan åstadkomma. Många, kanske de flesta, av de lösningar/mutationer de har selekterat fram är ju helt nya och oväntade

Klimatsmarta lösningar i vår vardag

Frances Arnold får priset för riktad evolution av enzymer. Redan i början av 80-talet fick hon upp ögonen för DNA-tekniken, då hon insåg att möjligheterna att skriva om livets kod skulle ge oss nya förutsättningar att tillverka de material och kemikalier som vi behöver i våra vardagsliv.

För 25 år sedan gjorde hon de första experimenten av riktad evolution av enzymer, proteiner som katalyserar kemiska reaktioner. Om detta skulle ske genom naturlig evolution hade processerna tagit miljontals år, men med biokemiska verktyg tar det istället ett par dagar i ett laboratorium. Sedan dess har hon finslipat metoderna. Hennes enzymer finns i vår vardag utan att vi vet om det, till exempel i miljövänliga tvätt- och diskmedel, i läkemedel och vid framställning av biobränslen.

– Frances Arnold har genom att utnyttja evolutionens natur selekterat fram och därmed tillverkat nya ’konstgjorda’ enzymer i bakterier som påskyndar reaktioner och som är till stor nytta för mänskligheten. Tekniken och hennes arbete kommer att hjälpa oss ställa om till ett samhälle som bättre kan utnyttja växters olika produkter, säger Gunnar C. Hansson.

En ny era i utvecklingen av läkemedel

Den andra halvan av priset delas mellan George Smith och Sir Gregory Winter. År 1985 utvecklade George Smith en ny metod som kallas för fagdisplay, där bakteriofager (virus som infekterar bakterier) kan utnyttjas för att ta fram nya proteiner. Gregory Winter använde fagdisplay för riktad evolution av antikroppar, med målet att framställa nya läkemedel.

Denna forskning har revolutionerat livet för hundratusentals patienter. De senaste 10–15 åren har biologiska mediciner som är målinriktade, effektiva och har få biverkningar tagits fram. Det första godkändes 2002 och används mot ledgångsreumatism, psoriasis och inflammatoriska tarmsjukdomar. Fagdisplay har sedan dess gett antikroppar som kan neutralisera gifter, motverka autoimmuna sjukdomar och bota spridd cancer.

– George Smith och Gregory Winter har genom att använda virus som verkar på bakterier, fager, åstadkommit en metod för att generera vilka antikroppar som helst. Detta har stor betydelse. Närmare hälften av alla nya registrerade mediciner är just antikroppar. Dessa antikroppar har tidigare tagits fram genom att använda möss, men kan med deras metodik ske enbart i provrör, säger Gunnar C. Hansson.

Priset har starka kopplingar till Nobels medicinpris som tillkännagavs i måndags. Immunterapin mot cancersjukdomar som då belönades är framtagen med den metod som idag tilldelas kemipriset.

Viktigt pris för förståelsen av evolutionära processer

Anders Blomberg poängterar att årets Nobelpris i kemi har flera viktiga tillämpningar, som produktionen av nya specialdesignade varianter av antikroppar som kan användas inom sjukvården. Men viktigt är också vad forskningen tillfört vetenskapen vad gäller förståelsen för evolutionära processer.

–Idealt skulle vi forskare vilja kunna teoretiskt gissa oss fram till de lösningar av mutationer som vore bra, men det har visat sig svårt. Här är experiment nödvändiga. Att utföra riktad evolution i labbet är idag ett hett område när det gäller att ta fram organismer, framför allt mikrober, med vissa egenskaper. Genom att selektera för vissa saker kan vi i slutändan sekvensera hela genomet hos “vinnarna” för att förstå mekaniskt hur det fungerar. Alltså vilka mutationer som var nödvändiga för de nya egenskaperna, säger Anders Blomberg.

Ännu en kvinna i Nobelledet

Det har pågått en allmän diskussion om att få kvinnor utses till Nobelpristagare, detta efter flera år då antalet kvinnor varit noll. När Donna Strickland under tisdagen tilldelades fysikpriset handlade en hel del av det massmediala utrymmet om att hon var den första kvinnan på 55 år som fick just detta pris. Diskussionen lär fortsätta, Frances Arnold är blott den femte kvinnan att få Nobelpriset i kemi. Anders Blomberg tycker att världen är full av skickliga och kompetenta kvinnliga forskare och att det är roligt att de blir fler och fler.

– Det är naturligtvis roligt att en kvinna får uppmärksamhet via Nobelpriset och på det sättet blir en förebild när unga kvinnor ska välja framtida karriär.

Gunnar C. Hansson kan för journalister förklara och kommentera årets Nobelpris i kemi.

Foto: Bo Söderström, Kungl. Vetenskapsakademien