Суть работы Арнольд эксперты премии назвали "революция в эволюции". Она сделала удивительную вещь: законы отбора Дарвина, действующие миллиарды лет в естественной природе, Арнольд сумела в пробирке сжать до нескольких часов. Заставила идти эволюцию во много тысяч раз быстрее. Как это удалось?
- В каждом организме есть системы защиты, которые помогают ему выживать в самых сложных условиях, блокировать случайные мутации, - сказал "РГ" профессор МГУ Владимир Тишков. - А Фрэнсис Арнольд фактически сорвала все замки защиты. Здесь задействована так называемая полимеразная цепная реакция, которая умножает число копий ДНК. За ее открытие в 1994 году тоже дали Нобелевскую премию. Если задать неправильные условия, то реакция будет шлепать копии с ошибками, и у гена появятся случайные мутации. Всего за два часа в пробирке можно получить миллиард случайных копий мутантных генов. Из них 99 процентов окажутся ненужными, а один процент полезным. Его можно запускать в следующий подобный цикл, улучшая нужные свойства.
А следующий шаг был сделан благодаря работам Смита и Уинтера. Разработанный ими фаговый дисплей позволяет получать на основе мутантных генов набор мутантных белков с заданными свойствами. Один из самых ярких и простых примеров, по словам Тишкова, получение "умных" стиральных порошков. Они удаляют различные примеси за счет введенных в их состав ферментов, которые получены с помощью разработанных лауреатами методов. Из набора случайно полученных в ходе направленной эволюции вариантов отбирались те порошки, которые при высокой температуре наиболее эффективны и сохраняют стабильность.
Сегодня разработки Арнольд, Смита и Уинтера применяются в самых разных сферах промышленности и медицины. С их помощью создаются новые катализаторы для химии, они применяются в фармацевтике для получения новых лекарств, возобновляемых видов топлива. Грегори Уинтер использовал фаговый дисплей для направленной эволюции антител при производстве новых фарпрепаратов. Скажем, адалимумаб применяется для лечения ревматоидного артрита, псориаза и т.д. При помощи фагового дисплея также стали производить антитела, способные нейтрализовать токсины, противостоять аутоиммунным заболеваниям, лечить метастатический рак. Среди отечественных ученых единственным лауреатом премии по химии был Николай Семенов, награжденный в 1956 году за исследования в области механизма химических реакций.