Nobelprijs voor Scheikunde naar evolutie in het lab

Bovenaan veel voorspellende lijstjes prijkten de inmiddels bekende lithium-ion batterij of CRISPR-Cas9, maar de Nobelprijs voor Scheikunde gaat dit jaar naar de gecontroleerde evolutie van eiwitten. De Amerikaanse onderzoekster Frances Arnold krijgt de helft van de prijs toegekend, de Amerikaan George Smith en de Brit Sir Gregory Winter delen de andere helft.

Eiwitten vervullen allerlei essentiële rollen in ons lichaam. Ze zijn betrokken bij ons immuunsysteem en zorgen ervoor dat onze cellen met elkaar kunnen communiceren. Veel eiwitten werken bovendien als kleine chemische fabrieken genaamd enzymen, en katalyseren chemische reacties in ons lichaam zoals het omzetten van voedingsstoffen naar energie. Evolutionair veranderen deze enzymen van tijd tot tijd door foutjes, of doordat ze reageren op veranderende omstandigheden.

Opzettelijke fouten

Arnold en haar collega’s waren in 1993 de eersten die het voor elkaar kregen om in het laboratorium deze enzymen stapsgewijs te evolueren. Met een zogenaamde PCR-methode – een manier om DNA te vermenigvuldigen – kopieerden ze het DNA van een bacterie die het enzym subtilisine E produceert, maar ze lieten er expres foutjes insluipen. Met een uitgebreide selectiemethode vonden ze zo uiteindelijk een aangepaste versie van het enzym die de gewenste reactie beter katalyseerde.

Deze techniek bleek uiteindelijk nuttig voor allerlei toepassingen. “Je kunt er bijvoorbeeld specifiek eiwitten mee zoeken die aan een bepaald enzym binden en zo de werking remmen”, legt Janssen uit. Winter, de derde laureaat, zag de techniek ook als een kans. De Brit veranderde de bindingseigenschappen van antilichamen, en creëerde zo antilichamen die erg lijken op menselijke antilichamen, maar andere bindingseigenschappen hebben en nuttig zijn als therapie tegen verschillende ziektes.

Auto-immuun

Winter probeert in zijn onderzoek onder andere auto-immuunziektes aan te pakken. In 2002 bracht zijn bedrijf Cambridge Antibody Technology het medicijn adalimumab op de markt, een behandeling voor reumatoïde artritis gebaseerd op antilichamen. En dat is nog maar het begin, denkt Janssen: “Je zou een medicijn aan het antilichaam vast kunnen maken. Dan zorg je ervoor dat het medicijn precies terecht komt waar hij moet zijn.”

Volgens het Nobelcomité gebruiken Arnold, Smith en Winter evolutie op een slimme manier, en weten ze nieuwe eiwitten te maken met nuttige eigenschappen. “Hun werk heeft chemische technieken opgeleverd die we breed kunnen gebruiken, van de ontwikkeling van milieuvriendelijk wasmiddel tot aan nieuwe biobrandstoffen en medicijnen”, zei Claes Gustafsson, voorzitter van het Nobelcomité voor Scheikunde tijdens de bekendmaking in Stockholm. “Het is een revolutie gebaseerd op evolutie.” Janssen noemt de toekenning dan ook niet meer dan terecht: “Deze onderzoekers laten zien dat het aanpassen van eiwitten een belangrijk veld is, en ik ben blij dat het Nobelcomité dat beloont.”