El Premio Nobel de Química de este año fue otorgado a tres investigadores cuyo trabajo pionero con proteínas, en palabras de un miembro del comité, "aplicó los principios de Darwin en el tubo de ensayo".
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Frances H. Arnold, del Instituto de Tecnología de California, solo la quinta mujer que recibió el Premio Nobel en los 117 años de historia del premio de química, fue reconocida por llevar a cabo la primera evolución dirigida de enzimas o catalizadores que permiten la producción de sustancias químicas, como el medio ambiente -productos farmacéuticos y biocombustibles amigables. George P. Smith, de la Universidad de Missouri, y Sir Gregory P. Winter, del Laboratorio de Biología Molecular de MRC en Cambridge, fueron homenajeados conjuntamente por sus contribuciones al método de presentación de fagos, que puede usarse para desarrollar nuevas proteínas y producir productos farmacéuticos potentes.
Arnold se llevará a casa la mitad del premio de aproximadamente $ 1.01 millones, mientras que Smith e Winter dividirán los fondos restantes.
Según una declaración emitida por la Real Academia de Ciencias de Suecia, que es responsable de nominar y seleccionar a los premios Nobel de Física y Química, los tres galardonados "se inspiraron en el poder de la evolución y utilizaron los mismos principios: cambio genético y selección "Para desarrollar proteínas que resuelvan los problemas químicos de la humanidad".
Frances Arnold, galardonada con el #NobelPrize 2018, realizó la primera evolución dirigida de enzimas, que son proteínas que catalizan reacciones químicas. Las enzimas producidas a través de la evolución dirigida se utilizan para fabricar desde biocombustibles hasta pic.twitter.com/TGRxgjEHzv
- El Premio Nobel (@NobelPrize) 3 de octubre de 2018
Nicola Davis, de The Guardian, informa que la evolución dirigida de enzimas de Arnold (proteínas que catalizan o aceleran las reacciones químicas) se reduce esencialmente a la introducción de mutaciones genéticas que permiten que las enzimas se desempeñen de manera más eficiente o de una manera que normalmente no lo harían.
Este proceso está inspirado en la evolución: como teorizó Charles Darwin, los organismos con rasgos ventajosos tienden a tener más descendencia y eventualmente desencadenan la selección natural, lo que favorece a aquellos equipados para la supervivencia y la reproducción sobre aquellos menos adecuados para su entorno. En los experimentos de Arnold, estos rasgos ventajosos equivalen a enzimas mutadas que exhiben altos niveles de eficiencia y pueden reemplazar solventes fuertes, metales pesados y ácidos corrosivos en la producción de productos farmacéuticos, plásticos y otros productos químicos.
El trabajo de Arnold la ha colocado a la vanguardia de la investigación de enzimas. La Real Academia Sueca señala que los catalizadores producidos en su laboratorio pueden producir materiales que aún no existen en la naturaleza, acelerar las reacciones químicas, producir menos subproductos y, en ciertos casos, reemplazar los metales pesados que se usan típicamente en la química tradicional. Actualmente, su principal área de enfoque es la producción de energía renovable, con el objetivo a largo plazo de crear combustible ecológico que revolucionará el sector del transporte.
"Hace veinticinco años, [esta tecnología] se consideraba el límite loco", explicó Arnold en una entrevista de 2014 que marcó su inducción al Salón de la Fama de los Inventores Nacionales. “Los científicos no hicieron eso. Los caballeros no hicieron eso. Pero como soy ingeniero y no un caballero, no tuve ningún problema con eso ”.
Como solo la quinta mujer de entre más de 178 galardonados en recibir el premio de química, la victoria de Arnold es significativa. Solo el 3 por ciento de los premios de ciencias se han otorgado a mujeres en ciencias, informó Erin Ross para Axios el año pasado. Históricamente, las mujeres científicas han sido rechazadas por el comité Nobel. La tercera mujer en recibir el premio de física fue galardonada ayer.
El ganador de #NobelPrize 2018, George Smith, desarrolló un método conocido como exhibición de fagos, donde un bacteriófago, un virus que infecta a las bacterias, puede usarse para desarrollar nuevas proteínas. pic.twitter.com/roX8uOFICe
- El Premio Nobel (@NobelPrize) 3 de octubre de 2018
Los otros galardonados de este año, Smith e Winter, han hecho contribuciones significativas al método de presentación de fagos, que encuentra un virus infeccioso de bacterias conocido como bacteriófago empleado en la evolución de nuevas proteínas. Smith desarrolló el proceso en 1985, y Winter se basó en su investigación para llevar a cabo la evolución dirigida de anticuerpos y, posteriormente, la producción de nuevos productos farmacéuticos.
Según una declaración de la Real Academia Sueca, Smith sabía que era posible manipular el material genético de un fago (virus que infecta a las bacterias) y cambiar las moléculas que recubren su superficie, por lo que decidió usar el virus como un medio para identificar un gen desconocido para un proteína conocida, y viceversa. Como explica Davis de The Guardian, una vez que Smith insertó un gen específico en un fago, pudo identificar la proteína que emergió en su superficie y obtener una mejor comprensión de la relación entre ciertos genes y proteínas.
Sir Gregory Winter, galardonado con el #NobelPrize en Química, ha utilizado la exhibición de fagos para producir nuevos productos farmacéuticos. Hoy en día, la presentación de fagos ha producido anticuerpos que pueden neutralizar toxinas, contrarrestar enfermedades autoinmunes y curar el cáncer metastásico. pic.twitter.com/p5fOfo0DwJ
- El Premio Nobel (@NobelPrize) 3 de octubre de 2018
La investigación de Winter se basa en la visualización de fases para la evolución dirigida de los anticuerpos, o proteínas en forma de Y que se unen a virus y bacterias infecciosas y permiten que las células inmunes sepan que necesitan evitar un intento de invasión. Durante la década de 1990, él y sus colegas se propusieron diseñar productos farmacéuticos que actuaran como anticuerpos para bloquear dolencias específicas, y en 2002, habían creado un producto farmacéutico inspirado en anticuerpos que fue aprobado oficialmente para el tratamiento de la artritis reumatoide. Hoy en día, la presentación de anticuerpos en fagos puede usarse para tratar enfermedades tan variadas como el cáncer metastásico, las enfermedades inflamatorias del intestino y el envenenamiento por ántrax.
"Casi todos los premios Nobel entienden que lo que está obteniendo el premio se basa en muchos precedentes, una gran cantidad de ideas e investigaciones que está explotando porque está en el lugar correcto en el momento correcto", dijo Smith en una madrugada entrevista con la Associated Press.
Concluye: “Muy pocos avances de investigación son novedosos. Prácticamente todos ellos se basan en lo que sucedió antes. Es casualidad. Ese fue ciertamente el caso con mi trabajo. La mía fue una idea en una línea de investigación que se construyó de manera muy natural en las líneas de investigación anteriores ".
