Premio Nobel de Química 2018 para la evolución aplicada a la biotecnología

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Premio Nobel de Química de este año ha sido otorgado a Frances H Arnold por la evolución dirigida de enzimas y  a George P Smith y Sir Gregory P. Winter y por una técnica conocida como “phage display” que ha permitido el desarrollo de anticuerpos con aplicaciones terapéuticas.

 

 

El punto de partida de las investigaciones de los tres galardonados es la evolución, fenómeno de la naturaleza que ha sido clave desde el inicio de la vida para la adaptación de los organismos a las diferentes condiciones del ambiente. Un aspecto básico de la evolución es la aparición de cambios en el material hereditario que mejoran la efectividad de las proteínas o añaden nuevas funciones.  Los tres investigadores han utilizado este concepto en el desarrollo de tecnologías destinadas a producir nuevos fármacos o reactivos, cuya aplicación ya es una realidad en la vida cotidiana.

Frances H. Arnold sentó las bases de la evolución dirigida de enzimas, una aproximación experimental que permite mejorar las características de las enzimas ya existentes o crear enzimas con nuevas funciones. La investigadora llevó a cabo en 1993 los primeros experimentos en los que se inducía la presencia de mutaciones en el gen de una enzima determinada, se introducían estos genes en bacterias para producir la enzima modificada y se evaluaba de forma sistemática el efecto de la mutación sobre la función de la proteína catalítica. Frances H Arnold proporcionó una metodología detallada de cómo debe realizarse esta técnica y ha demostrado de forma repetida que es posible inducir en el laboratorio la evolución de las enzimas para mejorar su actividad en determinadas condiciones o cambiar su función para reconocer nuevos sustratos y llevar a cabo reacciones diferentes. Sus investigaciones tienen múltiples aplicaciones en la industria como por ejemplo la producción de biocombustibles, detergentes, reactivos de laboratorio y fármacos, entre otros.

El trabajo de George P Smith y Sir Gregory P Winter se ha centrado en la evolución dirigida de las proteínas de unión mediante una técnica conocida como “phage display”. En 1985, George P Smith sentó las bases para el desarrollo de esta técnica al desarrollar un método con el que se puede identificar genes desconocidos que codifican para proteínas conocidas. El método consiste en introducir un gen en el material hereditario de los bacteriófagos, concretamente dentro de un gen que codifique para una proteína de la cubierta de estos virus. Cuando los bacteriófagos infectan las bacterias, introducen su material hereditario en ellas y secuestran su maquinaria celular para producir nuevos bacteriófagos con sus correspondientes cubiertas. El punto clave del “phage display” es que el péptido del gen introducido en los bacteriófagos aparecerá junto con las proteínas de la cubierta y como éste péptido es conocido por el investigador, el bacteriófago puede ser recuperado con moléculas que lo reconozcan (anticuerpos frente al péptido). Además, al mismo tiempo que se recupera el bacteriófago se recupera el gen problema y se puede establecer la conexión gen-péptido.

Sir Gregory P. Winter adoptó esta técnica para inducir evolución dirigida de anticuerpos y producir nuevos fármacos. Fruto de su trabajo es el desarrollo de adalimumab, un anticuerpo utilizado en el tratamiento de la artritis reumatoide, la psoriasis y las enfermedades inflamatorias del intestino. Desde entonces la evolución dirigida de proteínas de unión se ha convertido en una de las aproximaciones más eficientes para obtener anticuerpos con fines terapéuticos.

Frances H. Arnold, George P Smith y Sir Gregory P. Winter han reproducido la evolución en laboratorio para mejorar y generar nuevas proteínas que solucionan problemas de la humanidad. Su trabajo ha tenido gran relevancia para la industria tecnológica y ha contribuido al desarrollo de diversos compuestos ampliamente utilizados tanto en medicina como en otros ámbitos.

El Premio Nobel de Química, valorado en 9 millones de coronas suecas, se divide en dos partes iguales, una para Frances H. Arnold y otra para George. P Smith y Sir Gregory P. Winter.

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