Tham gia giải Nobel Hóa học 2018: Phát hiện về phản ứng hóa học đặc biệt và sự biến đổi năng lượng trong tự nhiên

Năm 2018, thế giới khoa học đã chứng kiến một khoảnh khắc lịch sử khi giải thưởng Nobel Hóa học được trao cho Frances Arnold, George Smith và Gregory Winter. Đây là những nhà khoa học lỗi lạc đã “tạo ra” những kháng thể nhân tạo thông qua phương pháp tiến hóa hướng protein.

Sự kiện này đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong ngành sinh học, mở ra cánh cửa cho việc nghiên cứu và phát triển các loại thuốc mới hiệu quả hơn, an toàn hơn và có khả năng điều trị nhiều căn bệnh nan y mà trước đây tưởng chừng như không thể khắc phục được.

Frances Arnold, một giáo sư hóa học tại Đại học California, đã đi tiên phong trong lĩnh vực tiến hóa hướng protein.

Phương pháp này, đơn giản là “chọn lọc tự nhiên” trên phòng thí nghiệm, cho phép các nhà khoa học “huấn luyện” enzyme và protein để thực hiện những chức năng mới, như phân giải chất thải độc hại, sản xuất biofuel và tạo ra kháng thể có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư.

George Smith và Gregory Winter đã đóng góp vào sự phát triển của phương pháp này bằng cách sử dụng phage display, một kỹ thuật cho phép các nhà nghiên cứu gắn protein vào bề mặt của virus bacteriophage (virus ký sinh trên vi khuẩn).

Kỹ thuật này đã tạo ra một công cụ mạnh mẽ để sàng lọc và chọn lọc những protein có đặc tính mong muốn.

• Sự phát triển của kháng thể nhân tạo:

Kháng thể là những protein có khả năng nhận biết và liên kết với các phân tử đặc biệt, được gọi là kháng nguyên, trên bề mặt của tế bào gây bệnh.

Kháng thể nhân tạo đã mang lại bước đột phá trong việc điều trị ung thư, bệnh tự miễn, và nhiều loại bệnh khác.

Để hiểu rõ hơn về sự quan trọng của giải Nobel Hóa học năm 2018, hãy cùng xem xét những ảnh hưởng sâu rộng của nó:

# Tiến hóa hướng protein: Một cuộc cách mạng sinh học

Tiến hóa hướng protein (Directed Evolution) là một kỹ thuật mạnh mẽ cho phép các nhà khoa học “thiết kế” enzyme và protein có chức năng mới.

Kỹ thuật này dựa trên nguyên tắc của chọn lọc tự nhiên, trong đó những protein có khả năng thực hiện chức năng mong muốn được ưu tiên và được nhân bản để tạo ra thế hệ con cháu tốt hơn.

Bước 1: Tạo ra thư viện protein:

Các nhà khoa học tạo ra một bộ sưu tập lớn (thư viện) của các protein biến đổi, mỗi protein có một chuỗi axit amin độc đáo.

Bước 2: Chọn lọc:

Thư viện protein được sàng lọc để tìm kiếm những protein có khả năng thực hiện chức năng mong muốn, ví dụ như phân giải chất thải độc hại hoặc liên kết với một kháng nguyên cụ thể.

Bước 3: Nhân bản và đột biến:

Những protein được chọn lọc sẽ được nhân bản và sau đó bị “đột biến” theo cách ngẫu nhiên để tạo ra thế hệ con cháu mới.

Quá trình này được lặp lại nhiều lần, dẫn đến việc phát triển những protein có khả năng thực hiện chức năng mong muốn một cách hiệu quả hơn.

Tiến hóa hướng protein đã mang lại những bước đột phá trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

• Y học: Phát triển các loại thuốc mới và immunotherapy.
• Nông nghiệp: Tạo ra cây trồng chịu hạn và sâu bệnh.
• Công nghiệp: Sản xuất enzyme cho việc sản xuất biofuel, thực phẩm và các sản phẩm hóa học khác.

# Một cái nhìn về tương lai:

Giải thưởng Nobel Hóa học năm 2018 đã công nhận những đóng góp quan trọng của Frances Arnold, George Smith và Gregory Winter trong việc phát triển tiến hóa hướng protein.

Kỹ thuật này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá hơn nữa trong tương lai.

Hãy tưởng tượng: các loại thuốc được thiết kế riêng cho từng bệnh nhân, cây trồng có khả năng hấp thụ carbon dioxide từ khí quyển để giảm thiểu hiệu ứng nhà kính, và enzyme có khả năng phân hủy rác thải nhựa một cách hiệu quả.

Tương lai của sinh học với tiến hóa hướng protein là vô cùng đầy tiềm năng!