Sie bekommt ihn zur Hälfte, den begehrten Nobelpreis: Frances Hamilton Arnold. Die Co-Gewinner sind George P. Smith und Gregory P. Winter – sie erhalten jeweils ein Viertel des Nobelpreises für Chemie. Die höchste Auszeichnung für Chemiker ist mit umgerechnet 870.000 Euro dotiert. Was haben die Wissenschaftler geleistet, um den begehrten „Ritterschlag“ zu bekommen?
Mutieren lassen
Frances Arnold forscht seit 1993 an der maßgeschneiderten Evolution von Enzymen. Die US-Wissenschaftlerin hat seither ihr Verfahren kontinuierlich weiterentwickelt und gilt als Pionierin der zielgerichteten Evolution.
Sie geht dabei wie folgt vor: Die Forscherin nimmt DNA aus der Umwelt, die eine Bauanleitung für ein bestimmtes Enzym enthält. Dann erzeugt sie in der DNA-Sequenz zufällige Mutationen – und testet danach, welche Mutation zu einem Enzym führt, das für ihre Zwecke am besten genutzt werden kann.
Welche Zwecke sind das?
Das Ergebnis von Arnolds Arbeit ist, dass chemische Stoffe mittlerweile umweltfreundlich hergestellt werden können: Die von Arnold beeinflussten Enzyme dienen als http://www.chemie.de/lexikon/Katalysator.htmlKatalysator für chemische Reaktionen.
Zuvor wurden Schwermetalle oder Säuren als „Beschleuniger“ benötigt: Stoffe, welche die Natur belasten. Arnold kann dagegen häufig mehrere chemische Reaktionsschritte durch einen enzymatischen Schritt ersetzen. So fallen weniger Abfallprodukte an – das Verfahren wird also umweltfreundlicher.
Durch das oben beschriebene Verfahren kann praktisch für jeden Stoff ein geeigneter Katalysator gefunden werden. Der Zyklus aus Mutation und anschließender Selektion wird dabei übrigens so oft durchlaufen, bis das Ergebnis passt. Arnold ist damit die fünfte Frau, die den Chemie-Nobelpreis erhält.
Krankheiten besiegen
Smith und Winter werden ebenfalls für ihre Forschung an gerichteter Evolution geehrt – und zwar für die an Antikörpern. Diese kommen beispielsweise bei der Therapie von schweren Krankheiten wie Krebs zum Einsatz.
Winter nutzt bestimmte Viren als Basis, die er dann ebenfalls genetisch verändert. Dadurch entstehen passgenaue und wirksame Antikörper, die zum Beispiel Krebszellen attackieren.
Die Grundidee für Winters Entwicklung geht auf Smith zurück. Er machte sich Gedanken darüber, wie Antikörper in Masse produziert werden können – denn nur so ist es auch möglich, sie effektiv für die Bekämpfung von Krankheiten einzusetzen.
