Нобелевский комитет продолжает вручать премии ученым — 3 октября была вручена награда по химии. Обладателями премии стали Фрэнсис Арнольд «за направленную эволюцию ферментов», а также Джордж Смит и Грегор Уинтер «за фаговый дисплей пептидов и антител». Павел Лобков объяснил значение этих открытий.
Павел Лобков: Все знают жидкое моющее средство, которое выводит жирные пятна. Жиры разлагаются особыми ферментами — липазами. Но вот заставить природные ферменты работать в стиральной машине невозможно — это хрупкие белки, которым нужна постоянная температура и влажность.
И вот за что дали Нобелевскую премию — за искусственную эволюцию ферментов, за их приспособление к простым человеческим нуждам, например, к изготовлению биотоплива из пластиковых бутылок, детоксикации вредных отходов металлургии. В этом смысле человек играет в Бога. Для обычной эволюции понадобились миллиарды лет. Мутации, их наследование и закрепление естественным отбором — дарвиновский процесс, мучительный и длительный.
Френсис Арнольд еще в 80-е предложила теоретическую модель: вы берете ген, который отвечает за производство нужного вам фермента, и вносите в него миллионы мутаций. Большинство из них приведут к тому, что фермент будет нефункционален. Но некоторые дадут фермент с необычными качествами — например, он сможет работать в экстремальных условиях стиральной машины или свалки бытовых отходов.
Но где проводить эту селекцию и на ком? Ведь исходных вариантов должно быть миллионы. На помощь приходит генная инженерия: каждый ген можно переселить в кишечную палочку, она размножается невероятно быстро и нарабатывает нужное вам вещество граммами. А продукты оценивать очень просто в пробирках — работает или не работает в условиях, которые задает человек.
Например, есть компания, которая предлагает коммерческие услуги по эволюции ферментов. Вы даете исходный фермент или его ген и требуемые условия — и получаете продукт по списку. Предположим, вам нужно превратить в неактивную форму отходы, содержащие мышьяк. А бактерия, которая делает это в природных условиях, обитает в морских глубинах при огромном давлении и отсутствии кислорода. Просто выделить ДНК этого фермента и пересадить в кишечную палочку или дрожжи можно, но фермент в комнатных условиях работать не будет. Но при помощи методов направленной эволюции за вас создают миллионы вариантов, один из которых сможет решить задачу. Эволюция ускоряется в миллионы раз.
Половина же Нобелевской премии ушла создателям фаговых дисплеев. Фаги — это вирусы, паразиты бактерий. Они чемпионы по размножению, по наращиванию генетического материала. Из одного вируса за один цикл получаются сотни тысяч потомков, несущих нужную вам мутацию. И вот, у вас есть уникальное антитело к какому-нибудь раковому белку — точнее, тысячи его вариантов, тысячи мутаций. И, перенося ген этого белка в бактериофага, вы буквально за часы можете наработать тысячи вариантов и выбрать из них тот, который станет лекарством.
Когда я просил знакомых-биотехнологов оценить масштаб этой Нобелевской премии, они пожимали плечами. Вроде эволюция белков в пробирке — это такая рутинная процедура, за что тут давать Нобеля? Но вспомним завещание основателя премии: ее дают за открытия, которые приносят пользу человечеству. Теперь ферменты уже пытаются делать на полностью искусственных молекулах ДНК, а иногда и заменяют хрупкие белковые конструкции синтетическими молекулами. Но каждый раз, когда будете наливать в стиральную машину средство с ферментами, удаляющими пятна, или выпьете стакан безлактозного молока, или когда, не дай Бог, вам или близким понадобятся искусственные антитела для лечения тяжелых болезней, хоть иногда вспоминайте, что капля Нобелевской премии — в каждой ампуле и в каждой бутылке.
Фото: EPA / TASS
' style='fill:%23c4c4c4;fill-opacity:1'%3E%3Cpath d='M93.28-57.4h2.52l-6.33 11.74h-2.6l6.41-11.75zM98.5-57.4h2.52L94.7-45.67h-2.6l6.4-11.75zM103.78-57.4h2.52l-6.33 11.74h-2.6l6.4-11.75z'/%3E%3C/a%3E%3C/svg%3E)
