2018 Nobel Kimya Ödülü evrimi kullanarak yeni enzim ve antikor üreten bilim insanlarına verildi

Evrimin gücü yaşamın çeşitliliği sayesinde ortaya çıkar. 2018 Kimya Nobel ödülü evrimin mekanizmasını anlayarak onu kontrol etmeye çalışan ve bu sayede insanlık için en büyük faydayı mümkün kılacak çalışmalara verildi. Evrimin doğrudan sebep olması sayesiyle üretilen enzimler biyo-yakıttan ilaçlara hemen hemen her şeyde kullanılmaktadır. Phage display (faj gösterimi) olarak adlandırılan bir yöntemle evrimleştirilmiş antikorlar otoimmün hastalıklarla savaşabilir ve bazı durumlarda metastatik kanseri tedavi edebilir.
bilimsoL
Perşembe, 04 Ekim 2018 08:45

2018 Kimya Nobel ödülü evrimin mekanizmasını anlayarak onu kontrol etmeye çalışan ve bu sayede insanlık için en büyük faydayı mümkün kılacak çalışmalara verildi. Evrimin doğrudan sebep olması sayesiyle üretilen enzimler biyo-yakıttan ilaçlara hemen hemen her şeyde kullanılmaktadır. Faj gösterimi (phage display)* olarak adlandırılan bir yöntemle evrimleştirilmiş antibadiler otoimmün** hastalıklarla savaşabilir ve bazı durumlarda metastatik kanseri*** tedavi edebilir.

Hayatın ilk tohumlarının yaklaşık 3,7 milyon yıl önce ilk kez ortaya çıktığı zamandan beri, Dünya üzerindeki hemen hemen her çatlak farklı organizmalar tarafından doldurulmuştur. Hayat, evrim bir dizi kimyasal problemi çözdüğü için, sıcak pınarlara, derin okyanuslara ya da kuru çöllere yayılabilmiştir. Hayatın kimyasal araçları olan proteinler inanılmaz çeşitlilik yaratarak optimize olmuş, değişmiş ve yenilenmiştir. Bu yıl kimyada Nobel ödülleri evrimin gücünden ilham almış ve insanlığın kimyasal problemlerini çözen proteinleri geliştirmek için genetik değişme ve seçilim prensiplerinin aynısını kullanmıştır. 

Bu yılın Kimya Nobel ödülünün yarısı California Teknoloji Enstitüsü`nden (ABD) Frances H. Arnold `enzimlerin güdümlü kullanımla evrimleri` içeriği ile almıştır. 1993 yılında, ilk kez Dr. Arnold kimyasal reaksiyonları katalize eden proteinler olan enzimlerin ilk güdümlü evrimlerini gerçekleştirilmiştir (Şekil 1). O zamandan beri, şu anda yeni katalizörlerin geliştirilmesi için kullanılan rutin yöntemini rafine hale getirmiştir. Frances Arnold'un enzimlerinin kullanımı ilaçlar gibi kimyasal maddelerin daha çevre dostu üretimini ve daha yeşil bir taşıma sektörü için yenilenebilir yakıtların üretimini içerir. 

Nobel ödülünün diğer yarısını ise "peptid ve antikorların faj gösterimi ile elde edilmesi" içerikli çalışmaları ile Missouri Üniversitesinden (ABD) George P. Smith ve MRC Moleküler biyoloji Laboratuvarı’ndan (İngiltere) Sir Gregory P. Winter paylaşmıştır. 1985 yılında George Smith tarafından geliştirilen bu özel yöntem "faj gösterimi" olarak bilinir. Bu yöntem bakteri içerisine enjekte edilen bir virüs yeni proteinler evrimleştirmesi için kullanılabilmektedir (Şekil 2). George Winter ise yeni ilaçların geliştirmesi amacı ile antikorların güdümlü kullanılması için aynı yöntemi kullanmıştır (Şekil 3). 

İlk kez bu yönteme dayanarak elde edilen adalimumab 2002 yılında onaylanmış ve eklem iltihabı olan romatoid artrit, sedef hastalığı ve inflamatuvar bağırsak hastalığı için kullanılmıştır. O zamandan beri, faj gösterimi yöntemi toksinlerin nötralizasyonunda, otoimmün hastalıkların giderilmesinde ve metastatik kanser hastalıklarının tedavisinde kullanılabilecek antikorlar üretilmiştir.

Unutmamak gerekir ki, insanlığa en büyük faydayı birçok farklı yöntemle sağlayan ve sağlayacak olan güdümlü-evrim devriminin ilk aşamalarındayız. Bu yöntemler önümüzdeki dönemde çok daha kullanılır ve ulaşılır olacaktır. 


* Bu yöntem genel olarak biyolojik bir sıvı içerisinde bulunan protein ya da antikor karışımından istenilen bir proteinin ya da antikorların seçilmesi ve daha sonra seçilen protein ya da antikorun Escherichia coli, E. coli, bakterisine ürettirilerek çoğaltılması prensibine dayanır.

** Bu hastalıkların mekanizması henüz tam olarak aydınlatılamamıştır, fakat genel olarak bağışıklık sisteminin vücudun ürettiği kimi hücrelere saldırarak yok ettiği şekilde açıklanabilir.

*** Kanserin başladığı organ ya da dokudan vücudun diğer bölgelerine yayılma hali.


Kaynaklar

https://www.nobelprize.org/uploads/2018/10/press-chemistry2018.pdf

https://www.theguardian.com/science/live/2018/oct/03/nobel-prize-in-chem...