Der Chemie-Nobelpreis 2018 geht an drei Wissenschafter, die auf Basis der Mechanismen der Evolution neue Methoden entwickelten, mit denen sich gezielt und rasch etwa medizinische Wirkstoffe produzieren lassen. Zur Hälfte erhält die Auszeichnung die US-Forscherin Frances Arnold, mit der anderen Hälfte wurden der US-Wissenschafter George Smith und sein britischer Kollege Gregory Winter bedacht.
Die diesjährigen Preisträger hätten sich von der Kraft der Evolution inspirieren lassen, die in der 3,7 Milliarden Jahre dauernden Entwicklung von Leben auf der Erde zahlreiche chemische Probleme gelöst hat, teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Mittwoch in Stockholm mit. Arnold, Smith und Winter würden "die Prinzipien von Darwin in Reagenzgläsern einsetzen", sagte Glaes Gustafsson, Chef des Nobel-Komitees für Chemie.
Indem sie "das molekulare Verständnis nutzen, das wir vom Evolutionsprozess besitzen", und den Prozess in ihren Laboratorien nachbildeten, sei es ihnen gelungen, die Evolution "viele Tausend Mal schneller zu machen" und so zu verändern, dass neue Proteine entstehen. Ihre Methoden würden nun "international eingesetzt, um eine grünere Chemieindustrie zu fördern, neue Materialien herzustellen, nachhaltige Biokraftstoffe herzustellen, Krankheiten zu lindern und Leben zu retten", heißt es seitens der Jury.
Die Überlegenheit des Zufalls
Arnold (Jahrgang 1956) vom California Institute of Technology (Caltech) in Passadena (USA) studierte ursprünglich Maschinenbau, wandte sich aber bald der Biochemie, konkret den Enzymen zu. Diese natürlichen Katalysatoren sind aus 20 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut. Arnold begann 1996 Gene zu verändern, die für die Herstellung solcher Enzyme verantwortlich sind, brachte sie in Bakterien ein, ließ diese Tausende verschiedene Varianten eines Enzyms produzieren und selektierte dann in Richtung der gewünschten Eigenschaften. "Damit demonstrierte Frances Arnold die Überlegenheit des Zufalls und der gezielten Selektion über die menschliche Rationalität, um die Entwicklung neuer Enzyme zu steuern", so das Nobelpreiskomitee über die Pionierin der "Gerichteten Evolution" für die Produktion von Enzymen.
Die Arbeit der insgesamt fünften Frau, die den Chemie-Nobelpreis enthält, schätzt Nuno Maulide, Professor für Organische Synthese an der Universität Wien, als wegweisend ein. Die Idee, die Mechanismen der Evolution ganz gezielt einzusetzen und zu beschleunigen sei "eine sehr coole Methode" und stieß damit ins gleiche Horn wie die Wiener Mikrobiologin Renee Schroeder. Ähnlich dem Komitee strich Schroeder heraus, dass die Methoden "einen sehr großen Impakt" in der Praxis hätten.
George Smith (Jahrgang 1941) von der University of Missouri (USA) und Gregory Winter (Jahrgang 1951) vom Laboratory of Molecular Biology in Cambridge (Großbritannien) nutzten für ihre Methode Viren, die Bakterien infizieren, sogenannte Bakteriophagen. Um sich fortzupflanzen, injizieren die Viren ihr genetisches Material in die Bakterien und lassen diese neue Kopien ihres genetischen Materials sowie die Proteine, die eine Schutzhülle um sie bilden, produzieren.
Elegante Methode
Für Schroeder ist die "Phage-Display-Methode" besonders elegant. Damit konnten Smith und Winter Proteine mit Wunschfunktion gleichzeitig mit der Information bekommen, wie diese herzustellen sind. Die Information darüber ist praktischerweise in einer Art Blaupause im Inneren der Phagen mit eingepackt. Ab Anfang der 1990er Jahre begannen mehrere Forschungsgruppen, die Phagen-Display-Methode zu verwenden, um neue Biomoleküle zu entwickeln. Winter gründete in der Folge ein Unternehmen und entwickelte ein Arzneimittel, das auf dem menschlichen Antikörper Adalimumab basiert, und zur Behandlung von rheumatoider Arthritis, verschiedenen Arten von Psoriasis und entzündlichen Darmerkrankungen eingesetzt wird.
Für Nobeljuror Heiner Linke repräsentiert der diesjährige, mit umgerechnet 870.000 Euro dotierte Preis "sehr gut, was Alfred Nobel wollte: diejenigen auszeichnen, die der Menschheit am meisten nutzen". Er nannte zahlreiche Anwendungen der ausgezeichneten Methoden: "Es ist ein grüner Preis, weil man beispielsweise bei der Herstellung von Plastik giftige Zutaten und Schwermetalle durch biologische Moleküle ersetzen kann. Man kann Zucker aus Pflanzen effizient umwandeln und so Biokraftstoffe für Autos und Flugzeuge herstellen. Das wird möglich durch Frances Arnolds Entdeckung. Die Arbeit von Smith und Winter wird zum Beispiel in der Immuntherapie gegen Krebs genutzt. 11 der 15 weltweit umsatzstärksten Medikamente wurden mit dieser Technik hergestellt. Die Auswirkungen sind gigantisch."
