PRIZE NOBEL CHEMISTRY 2018

PRIZE NOBEL, CHEMISTRY, 2018

The Nobel Prize in Chemistry, 2018, was awarded to Frances H. Arnold (62, Caltech, Pasadena, USA), for controlling the directed evolution of certain enzymes, used to produce biofuels, improved medicines, etc. A triumph beyond the routine production of new materials and chemicals or rewriting the code of life. Triumph of perseverance, humility and recognition that the constructs of nature (not necessarily logical), are superior to our mental elaborations. According to part confession and after many frustrations for not being able to modify the enzymatic functions, FH Arnold, recognized the limits of the human mind in front of the enzymatic complexity (3D structure, constant mutations), adding that using only logic, contemporary thought and the more sophisticated computers, the task continued being difficult. She decided then, to adapt its plans to the canons established by the nature: reproduction, mutation, evolution. "I copied   the designs of nature." Initially, the scientist tried to change the properties of the enzyme subtilisin E, so that, instead of catalyzing reactions in aqueous solutions, to see if it   worked in organic solvents (dimethylformamide: DMF). To do this: 1-She introduced random mutations in the DNA of the enzyme to be modified. 2-Introduced the mutations in bacteria, producing thousands of variants of Subtilisin E, in order to establish which of them worked better in the organic solvent, a process that in directed evolution is known as selection. 3-When finding a variant (with 10 mutations), subtilisin E, which worked 256 times better in DMF, than the original enzyme, she created the directed evolution of the enzymes, producing more ecological enzymes for the pharmaceutical industry. Now there are enzymes that transform simple sugars into isobutanol. The Nobel Prize was shared with George P. Smith (University of Missouri, Columbia, USA) and Sir Gregory P. Winter (MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK), for the "presentation of peptides and antibodies on the phage surface" (phage display of peptides and antibodies). In 1980, G. Smith used bacteriophages (viruses that infect bacteria) to clone genes, a complicated task for the time. 1-He introduced a gene in the DNA of the protein capsule of a phage, reinserting the genetic mixture into a bacterium that produced a mass composed of millions of phages. 2-Smith then used the phage mass to find unknown genes of known proteins. His idea was to unite unknown genetic fragments, insert them into the phage DNA and then wait for the peptides to emerge from the surface of the phage. 3-When new phages are produced, phage proteins (containing the unknown gene), would appear on the surface of the phage forming part of the protein capsule. 4-Smith usually captured the phage using an antibody determined to adhere to the peptide, capturing the peptide gene (phage display). Simple and bright idea, because antibodies can identify and bind to a simple protein hidden within thousands with great precision: The functions of phage are to be a link   between the known protein and its unknown gene. In 1990, one of the people who adopted the phage display technique was Gregory Winter, who wanted   to design antibodies to block various disease processes. Given the difficulties in using antibodies obtained from mice, Winter investigated the potential of the method: phage display, inserting on the surface of the phage, antibodies in the form of Y; waiting for foreign substances to adhere to one of the ends of these arms. Winter inserted genetic information in this part of the antibody and DNA in the proteins of the phage capsule. In 1990, he   showed that an antibody determined to adhere to a small molecule (phOx) of the phage was sufficient to bind the phage with the antibody by extracting it from a mass of 4 million phages. Later, Winter showed that the phage display was useful in the directed evolution of antibodies. He  built a library with millions of varieties of antibodies on their surfaces, choosing from there those that adhere to different protein targets. Then he randomly changed the first generation of antibodies creating a new library where he found antibodies with even stronger adhesions to the target. In 1990  he created the human antibody: adalimumab, which neutralizes the protein: TNF-alpha, promoter of inflammation in many autoimmune diseases, including rheumatoid arthritis, psoriasis and intestinal inflammatory diseases. The phage display method has also been used to produce anti-cancer antibodies. A reflexive review of the works of the Nobel Prizes of Medicine, Physics and Chemistry, 2018, provides an extremely favorable balance for world science and technology. A merit to the talent of the authors of the papers, but most of all to the increasingly accelerated techno-scientific advances -a true breakthrough - thanks to the advances in information sciences, the reduction of the size of chips, nanotechnology, the revolution of imaging and microscopy. Although something is missing: a revolution in world ethical practice ... Hopefully it will happen.

PREMIO NOBEL DE QUÍMICA, 2018

El premio Nobel de Química, 2018, fue otorgado a Frances H. Arnold (62, Caltech, Pasadena, USA), por controlar la evolución dirigida de ciertas enzimas, usadas para producir biocombustibles, medicamentos mejorados, etc. Un triunfo   más allá de la producción   rutinaria de   nuevos materiales y químicos o reescribir el código de la vida.  Triunfo de la perseverancia, la humildad y el reconocimiento de   que los constructos de la naturaleza (no necesariamente lógicos), son superiores a nuestras elaboraciones mentales.   Según confesión de parte   y tras  muchas frustraciones por no poder  modificar las funciones enzimáticas, FH Arnold, reconoció los límites de la mente humana frente a la complejidad enzimática (estructura 3D, constantes mutaciones), añadiendo  que empleando solamente la lógica, el pensamiento contemporáneo y las computadoras más sofisticadas, la tarea continuaba siendo  difícil,   Se decidió  entonces, a  adecuar sus planes a los cánones establecidos por la naturaleza: reproducción, mutación, evolución. “Copie los diseños de la naturaleza”.  Inicialmente, la científica intento cambiar las propiedades de la enzima subtilisin E, para que, en vez de catalizar reacciones en soluciones acuosas, trabajase en solventes orgánicos (dimethylformamide: DMF).  Para ello :1-Introdujo mutaciones al azar en el DNA de la enzima por modificar. 2-Introdujo las mutaciones en bacterias, produciendo miles de variantes de la Subtilisin E, a fin de establecer   cuál de ellas trabajaba mejor, en el solvente orgánico, un proceso que en la evolución dirigida es conocida como    selección. 3-Al encontrar   una variante (con 10 mutaciones), de la subtilisin E, que trabajaba 256 veces mejor en DMF, que la enzima original, creo la evolución dirigida de las enzimas, produciendo enzimas más ecológicas para la industria farmacéutica. Ahora existen enzimas que transforman azucares simples en isobutanol.  El Premio Nobel fue compartido con George P. Smith (University of Missouri, Columbia, USA) y Sir Gregory P. Winter (MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK), por la “presentación de péptidos y anticuerpos en la superficie de fagos” (phage display of peptides and antibodies).  En 1980, G. Smith empleo bacteriófagos (virus que infectan bacterias), para clonar genes, una tarea complicada para la época.  1-Introdujo un gen en el DNA de la capsula proteica de un fago, reinsertando la mixtura genética en una bacteria que produjo una masa compuesta por millones de fagos. 2-Smith empleo luego la masa de fagos para encontrar genes desconocidos de proteínas conocidas.   Su idea era unir fragmentos genéticos desconocidos, insertarlos en   el DNA de fagos y luego esperar que los péptidos emergieran por la superficie del fago. 3-Al producirse nuevos fagos, las proteínas del fago (conteniendo el gen desconocido), aparecerían en la superficie del fago formando parte de la capsula proteica. 4-Usualmente, Smith   capturaba al fago empleando   un anticuerpo determinado a adherirse al péptido, capturando de paso al gene del péptido (phage display). Idea simple y brillante, porque los anticuerpos pueden identificar y unirse a una proteína simple escondida dentro de miles con gran precisión: Las funciones del fago son ser un puente   entre la proteína conocida y su gen desconocido. En 1990, una de las personas que adopto la técnica del phage display fue Gregory Winter, quien anhelaba diseñar anticuerpos para bloquear varios procesos de la enfermedad. Dadas las dificultades para emplear anticuerpos obtenidos de ratones, Winter investigo el potencial del método: phage display, insertando en la superficie de los fagos, anticuerpos en forma de Y; esperando que en uno de los extremos de estos brazos se adhirieran sustancias foráneas, extrañas.   Winter inserto   información genética en esta parte del anticuerpo y DNA en las proteínas de la capsula del fago.  En 1990, demostró que un   anticuerpo determinado a adherirse a una pequeña molécula (phOx), del fago bastaba para unir al fago con el anticuerpo extrayéndolo de una masa de 4 millones de fagos. Después, Winter demostró que el phage display era útil en la evolución dirigida de anticuerpos. Construyo una biblioteca con millones de variedades de anticuerpos en sus superficies, escogiendo de allí a los que se adherían a diferentes objetivos proteicos.  Después al azar cambio la primera generación de anticuerpos creando una nueva librería en donde encontró anticuerpos con adherencias aún más fuertes al objetivo. En 1990 creo el anticuerpo humano: adalimumab, que neutraliza a la proteína:  TNF-alpha, promotor de la inflamación en muchas enfermedades autoinmunes, incluyendo la artritis reumatoide, psoriasis y enfermedades inflamatorias intestinales.  El método phage display, también ha sido empleado para producir anticuerpos anticancerígenos.  Un repaso reflexivo a los trabajos de los Premios Nobeles de Medicina, Física y Química, 2018, proporciona un saldo extremadamente favorable para la ciencia y la tecnología mundial. Un mérito al   talento de los autores de los papers, pero más que todo a los cada vez más acelerados avances tecnocientíficos -un verdadero breakthrough – a mérito de los adelantos en ciencias de la información, la reducción del tamaño de los chips, la nanotecnología, la revolución de la imagenología y la microscopia. Aunque falta algo: una revolución de la ética practica mundial…Ojalá se produzca.