瑞典皇家科學院昨日公佈本年度諾貝爾化學獎得主，研究酶定向演化的美國女科學家阿諾德，成為歷來第5位女性奪化學獎，獲得一半獎金，美國科學家史密斯和英國科學家溫特則憑噬菌體、縮氨酸和抗體研究，瓜分另外半份獎金。評審形容3人掌握酶進化原理，有助人類福祉，其中溫特的抗體研究更成為生物製劑「阿達莫單抗」(Adalimumab，又名Humira)的開發基礎，對類風濕關節炎、牛皮癬等免疫系統疾病療效顯著。
「酶」存在於有機體，是化學反應的催化劑，阿諾德等科學家在1980年代，一直希望研究新類型的酶。然而由於酶由多種胺基酸組成，結構非常複雜，科學家無法直接合成化學反應更強的酶，阿諾德最後決定循演化方向尋求答案。
阿諾德進化技術製生物燃料
生物在進化過程中，會改變和選擇基因，只有適合條件者才可生存，其他基因則會被摒棄。阿諾德1993年成功進行酶定向進化實驗，她向枯草桿菌蛋白酶的基因隨機加入突變體，其後篩選出與有機溶劑二甲基甲酰胺(DMF)化學反應較強的樣本，然後重複加入新突變體的過程。
結果到第3輪演化時，個別枯草桿菌蛋白酶與DMF的化學反應強度，已較起初的樣本高256倍，該樣本包含10種不同基因突變體，若使用傳統方式，估計需花極多時間才能發現該基因組合。科學家其後基於阿諾德的研究結果，讓酶在試管中進化，令進化更具效率。
阿諾德其後利用進化技術，生產各類化學催化劑，包括把甘蔗等植物轉換為生物燃料，取代傳統化石燃料，亦可製造更環保和有效的化學清潔劑，甚至可用於製造新藥物。
史密斯「噬菌體展示」技術製新蛋白
史密斯和溫特的研究則主要用於醫學，其中史密斯在1980年代研究「噬菌體展示」技術，並藉此製造新的蛋白。噬菌體是指能感染細菌的病毒，其基因受蛋白保護，只要向細菌注入自己的基因，便能利用細菌的繁殖機制，複製出新的噬菌體和蛋白。
史密斯向噬菌體的脫氧核糖核酸(DNA)，注入未知的蛋白基因，當噬菌體形成新的蛋白保護外殼，科學家便能利用抗體，抽取蛋白中的縮氨酸，從而分析蛋白基因。
改變酶特性 方便熱水洗衣
溫特則利用噬菌體展示技術，先製造成千上萬的抗體，結合定向進化方式，逐步改變抗體結構，讓抗體更有效針對人體內的目標，1994年成功找出能針對癌細胞的抗體。溫特其後與科學家合組製藥實驗室，1990年代開發出首種完全基於人類抗體的藥物「阿達莫單抗」。
「阿達莫單抗」主要針對免疫系統疾病中引致發炎的腫瘤壞死因子(TNFα)，2002年面世後大受歡迎，也被列入香港醫管局藥物名冊內。由於「阿達莫單抗」療效顯著，科學家此後亦以相近方法，研製出針對轉移性癌症，以至認知障礙症的藥物。
諾獎評審形容，化學獎3名得獎者的研究有助改善化工業環保效益、發展生物能源，亦可對抗疾病、拯救生命，對人類有莫大裨益，也是化學界的重大進化。
與阿諾德是多年好友的台灣中研院院長廖俊智稱，在產業應用上，不論工業或醫療生物科技都會應用蛋白質，舉例說，洗水粉中的酶在熱水中不易穩定的特性，能利用阿諾德的研究改變，使人們可以用熱水洗衣服。
中研院分子生物所研究員趙裕展帶領的研究團隊曾於2013年與阿諾德合作，以其電腦程式改良蛋白質的性質，增加耐熱度，讓纖維素、木屑等材料，得以轉化為酒精，作為再生能源使用。 ■綜合報道