Nobelpreis in Chemie 2018 - Nobelpreis für gerichtete Evolution von Enzymen Die Proteinforscher Frances Arnold, Gregory Winter und George Smith erhalten den Chemie-Nobelpreis. Sie werden für die Anwendung evolutionärer Prinzipien bei der Entwicklung von Proteinen ausgezeichnet. © Foto: Niklas Elmehed/ The Royal Swedish Academy of Sciences

Sie bauen die Natur im Schnelldurchlauf nach: Der Nobelpreis in Chemie 2018 geht zu einer Hälfte an die Enzymforscherin Frances H. Arnold und zur anderen an George P. Smith und Sir Gregory P. Winter, die die Grundlagen lieferten für die moderne Antikörpermedizin. Alle drei gelten als Pioniere der gerichteten Evolution. Das teilte die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften mit.

Die Grundlage allen Lebens sind chemische Reaktionen, die durch Enzyme – also bestimmte Proteine – ermöglicht werden. Was diese Eiweiße tun, steuern Gene. Über Jahrmillionen verändern sich diese Bausteine des Lebens, ihre Struktur durchläuft eine Evolution. Den jetzt mit dem Nobelpreis geehrten Forschern ist es gelungen, diese Evolution im Reagenzglas in kurzer Zeit ablaufen zu lassen und damit für ganz bestimmte Zwecke nutzbar zu machen.

Auf diese Weise konnten sie die in der Natur vorkommende Evolution künstlich einsetzen – etwas, was Fachleute "gerichtete Evolution" nennen. Mit dieser Technik in der Biotechnologie werden heute zum Beispiel Biokraftstoffe oder Mittel entwickelt, die in der Industrie Giftstoffe abbauen. Auch Therapien mit Antikörpern, denen Biomedizinerinnen mit solchen Laborverfahren die gewünschten Eigenschaften verleihen, beruhen auf diesem Prinzip.

Frances Arnold optimierte die Enzyme

Frances Arnold war die Erste, der es gelang, Enzyme im Labor einer solchen gerichteten Evolution zu unterziehen und sie zielgerichtet mutieren zu lassen. Das war im Jahr 1993. Sie schuf mit dieser Technik extrem leistungsfähige Proteine, die nur noch die gewünschten Eigenschaften hatten. Heute forscht sie am California Institute of Technologie (Caltech) in Pasadena, USA.

In den vergangenen Jahrzehnten hat sie die von ihr entwickelte Methode verfeinert – heute arbeiten Biomedizinerinnen und Biotechnologen weltweit damit. Arzneimittel, Chemikalien für die Industrie und Landwirtschaft oder Biokraftstoffe – all das wird unter Anwendung dieser Methode hergestellt. Denn für all diese Dinge braucht es individuell zugeschnittene Enzyme.

George Smith filterte die besten Antikörper heraus

George P. Smith, heute an der University of Missouri, USA, entwickelte im Jahr 1985 ein Verfahren namens Phagen-Display. Bei diesem komplexen biotechnologischen Ansatz macht man sich Bakteriophagen – das sind Viren, die Bakterien angreifen – zunutze, um Proteine mit bestimmten Eigenschaften per Selektion herauszufiltern.

Sir Gregory P. Winter, mittlerweile am MRC Laboratory of Molecular Biology im britischen Cambridge benutzte diesen Ansatz, um per gerichteter Evolution Antikörper mit gewünschten Eigenschaften entstehen zu lassen – die Basis für neue Medikamente. Das erste zugelassene Mittel, das auf diese Weise entstand und 2002 auf dem Markt kam, war Adalimumab. Es wird zur Behandlung von rheumatischer Arthritis, Schuppenflechte und bestimmten entzündlichen Darmerkrankungen verschrieben. Inzwischen haben Pharmazeuten mit Hilfe der Phagen-Display-Technik weitere Arzneimittel – etwa gegen Autoimmunerkrankungen oder Krebs entwickelt.

Nobelpreis in Physik für die Grundlage des Augenlasers

Am Dienstag hatte das Nobelkomitee die Preisträgerinnen und Preisträger für Physik verkündet. Für ihre Forschungen auf dem Gebiet der Laserphysik (einen ausführlichen Artikel dazu lesen Sie hier) erhält in diesem Jahr der US-Wissenschaftler Arthur Ashkin den einen Teil, der Franzose Gérard Mourou und Donna Strickland aus Kanada teilen sich den anderen Teil der Auszeichnung. Ashkin schaffte die Basis für heutige Laserpinzetten, die die Laborarbeit mit Zellen, Viren oder Bakterien revolutionierten. Strickland und Mourou lieferten die Grundlagen für besonders leistungsstarke und hochpräzise Laser. Ohne sie gäbe es beispielsweise das heute bei Millionen Menschen angewandte Augenlaserverfahren zur Korrektur von Fehlsichtigkeit nicht.

Medizinnobelpreis für die Immuntherapie gegen Krebs

Für die Entwicklung einer Immuntherapie gegen Krebs teilen sich James Allison und Tasuku Honjo den Nobelpreis in der Kategorie Physiologie oder Medizin (hier mehr über ihre Forschung im Detail), wie das Karolinska-Institut in Stockholm am Montag bekanntgab. Sie hatten Eiweißstrukturen entdeckt, die im körpereigenen Abwehrsystem des Menschen verhindern, dass Immunzellen Tumorzellen zerstören. Indem es den Immunologen gelang, diese Inhibitoren auszuschalten, also die "Bremsen zu lösen" und die Abwehrzellen zur Attacke zu animieren, machten sie den Weg frei für Krebsmedikamente, die den Körper zur Selbstheilung gegen Tumore anregen und heute schon angewendet werden.

Überreicht werden die Medaillen traditionell vom schwedischen König. Die feierliche Nobelzeremonie findet im Dezember statt.

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