2018 Nobel Kimya Ödülü

 Bu yılın, yani 2018 Nobel Kimyada Ödülü Frances H Arnold'a (California Teknoloji Enstitüsü, ABD) “Enzimlerin yönlendirilmiş evrimi ”  için, George P Smith (Missouri, ABD) ile Sir Gregory P Winter'a (MRC Laboratuvarı, İngiltere) “Peptitlerin ve antikorların faj gösterimi” konusundaki öncü çalışmaları için verildi.

Bu yılki ödüle birçok otorite şu zölerle yer verdi: "evrimin devrimi", "Darwin test tüpünde", "evrimin gücünü kullanmak", "evrimin hasadı", vs. 

Binlerce yıldır insanoğlu yararlı özelliklere sahip hayvanr ve bitkileri elde etmek için seçici üretmeyi kullandı. Evrim teorisini doğal seleksiyonla birleştiren Charles Darwin, genetik mutasyonun, çevreye göre seçiliminin ve kazananların devamının nasıl sağlayabileceği konusunda fikirler ileri sürdü.

İnsanlar, Darwinist evrim konseptini binlerce yıldır selektif ıslahla kullanagelmektedir. Bu yılın Nobel Kimya Ödülü konusunu teşkil eden "yönlendirilmiş evrim" aynı prensibe dayanmaktadır. Ancak, darvinin kaba gözlemlerine dayanan fikirleri laboratur tüpünde moleküler seviyede araştırılmış ve proteinler (enim ve antikorlar) selektif evrime tabi tutularak, istenen özllikler sahip enzim ve antikorlar dizayn edilmiştir.

Tabi bunun için ancak 1970'lerde ortaya çıkan genetik mühendisliği teknolojilerinin beklenmesi gerekiyordu. Bu yılın Nobel Kimya Ödülünü kazanan üç araştırmacı genetik mühendisliği teknikleri ve antikorları kullanarak "yönlendirilmiş evrim"le çok daha etkili enzim ve yeni antikorlar ürettiler. Diğer bir deyimle, bu yılın Nobel Kimya Ödülünü kazanan bilim insanları antikorları, biyoyakıtları, ilaçları ve diğer önemli biyolojik molekülleri oluşturmak için "laboratuvarda evrimsel teknikleri" kullandılar.

İşin biraz tarihçesine gidersek...

1993 yılında Arnold, “reaksiyonlarını hızlandıran moleküller olan enzimleri yönlendirilmiş evrim” adı verilen bir teknikle sentezleyen ilk kişi oldu. Suyun dışındaki birçok değişik ortamda da kataliz yapan enzimleri üretmesinin yanında, Arnold'un Caltech'teki çalışması sentetik "feromonlar"ı ortaya çıkardı. Feromonlar koku molekülleri olup, kimyasal sinyallerle hem böcekleri üründen uzaklaştırabilir hem de birer böcekleri çekebilir.

Bir feromon, salgılandığında aynı türün üyelerinde sosyal bir cevabı tetikleyen kimyasal bir faktördür. Feromonlar, hormonlar gibi davranabilen kimyasallardır. Alarm feromonları, besin izleri feromonları, seks feromonları, davranışları ve fizyolojiyi etkileyen pek çok feromon vardır. Feromonlar, tek hücreli prokaryotlardan karmaşık çok hücreli ökaryotlara kadar birçok organizma tarafından kullanılır.

Frances Arnold kimyasal tepkimeleri katalize eden proteinler olan enzimlerin ilk yönelimli evrimini gerçekleştirdi. Yönlendirilmiş evrimle üretilen enzimler, biyoyakıtlardan ilaca kadar birçok şeyi üretmek için kullanılır.

1985'te Smith, bakterileri enfekte eden bir bakteriyofaj olarak bilinen bir çeşit virüse dayanarak "faj gösterimi" adı verilen bir yöntem geliştirdi. Bu virüsler, bir protein kapsülü ile sarılı genetik materyal (DNA) içerirler. Smith genetik mühendislikle fajların genomuna sokulmuş bir genin ifade edilip virüs kapsülüne yerleşebileceğini göstderdi Dolayısı ile "faj gösterimi" terimi (İng. phage display) buradan gelmektedir.  

George Smith, bakterileri enfekte eden bir bakteriyofajın yeni proteinleri evrimleştirmek için kullanılabileceği "faj gösterimi" olarak bilinen bir yöntem geliştirdi.

"Faj gösterimi" tekniği ile ilaç üretim atılımı 1990 yılında geldi. Gregory Winter ve arkadaşları, bir bakteriyofaj üzerinde (kapsülünde) tamamen işlevsel bir antikor geliştirdiklerini bildirdiler.

Antikorlar, bağışıklık hücrelerimizin diğer hücreleri tanımak için kullandıkları moleküllerdir. Antikorlar da esasen birer proteindir, dolayısı ile genler tarafından ifade edilrler. Winter, "faj gösterim" tekniğini kullanark elde edilen antikorlar bugün toksinleri nötralize etmek, metastatik kanser, iltihaplı bağırsak hastalıkları ve diğer otoimmün hastalıkları tedavi etmek için kullanılmaktadır.

2002 yılında, Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), romatoid artrit tedavisi olarak satılan ilk insan-antikor bazlı ilaç olan adalimumab'ı (Humira) onayladı. 

Bu ilaç sedef ve inflamatuar barsak hastalıklarının tedavisinde de kullanılmaktadır. İlaç 2017 yılında dünyanın en çok satan ilacı oldu: 18.4 milyar dolarlık gelir.

Sir Gregory Winter, yeni ilaç üretmek için faj gösterimini kullandı. Bugün faj gösterimi ile, toksinleri nötralize edebilen, otoimmün hastalıkları önleyebilen ve metastatik kanseri tedavi eden antikorlar üretilmiştir. 

Bu yılki Nobel Kimya Ödülü, 1901'den beri verilen 110. ödül oldu ve 178 kişi bu ödülü kazandı. Ancak,  aşagıda Başkan Obama ile gördüğünüz Frances Arnold bu ödülü kazanan beşinci kadın. Eh... Erkek egemen bir dünyada yaşıyoruz! Başkan Barack Obama, 1 Şubat 2013'te Beyaz Saray'da düzenlenen bir törenle Ulusal Teknoloji ve Yenilik Madalyası'nı Frances H. Arnold'a verdi.