La chimica premia gli enzimi «utili»

Anche il Nobel per la chimica premia una donna. Stavolta si tratta della statunitense Frances H. Arnold, docente al Caltech di Pasadena, California. Insieme a lei, sono stati premiati George P. Smith dell’università del Missouri e l’inglese Gregory P. Winters, cattedra a Cambridge e un notevole curriculum come imprenditore.

I TRE SONO STATI PREMIATI per aver sfruttato i meccanismi dell’evoluzione naturale al fine di sviluppare molecole utili dal punto di vista industriale e medico. L’evoluzione naturale si basa sulla combinazione tra diversità e selezione: una popolazione di una specie è composta da individui con piccole differenze tra loro. Attraverso la pressione di un ambiente ostile, l’evoluzione seleziona gli individui più adatti alla sopravvivenza che, grazie a un tasso riproduttivo superiore, aumentano la frequenza della variante vantaggiosa. Arnold ha utilizzato un principio analogo per elaborare enzimi di uso industriale e sanitario. Un enzima è una proteina, una catena composta da aminoacidi codificata da un gene, in grado di catalizzare reazioni chimiche. Ogni mutazione nel gene corrisponde a una forma leggermente modificata dell’enzima.

PER CERCARE ENZIMI in grado di svolgere funzioni utili all’uomo, come la degradazione di materiali inquinanti o la produzione di idrocarburi più ecologici, nei primi anni Novanta Arnold ha messo a punto una tecnica basata sull’introduzione di mutazioni nel codice genetico di un enzima. In questo modo, viene generata una popolazione eterogenea di enzimi da cui scegliere le varianti in grado di svolgere il compito assegnato loro. Selezionando quelli più efficienti, nel giro di poche generazioni si ottiene l’enzima desiderato. Questo metodo di produzione ha notevoli applicazioni industriali soprattutto nella green economy. Arnold detiene diversi brevetti e ha fondato con altri la società statunitense Gevo per produrre biocarburanti.
Smith e Winter hanno scoperto come utilizzare a scopo industriale il meccanismo di riproduzione dei batteriofagi, virus che infettano i batteri e ne sfruttano il metabolismo per moltiplicarsi. I batteriofagi traducono il Dna in proteine, che possono essere riconosciute legandole agli opportuni anticorpi. Combinando questo sistema con i meccanismi della selezione naturale, Smith negli anni Ottanta mise a punto il cosiddetto «phage display», una tecnica di laboratorio utilizzata per studiare il rapporto tra le proteine e l’informazione genetica loro associata.

WINTER PERÒ ANDÒ oltre e, partendo dal phage display, riuscì a produrre anticorpi in grado di legarsi a proteine di interesse medico. Grazie a questa scoperta, Winter ha avviato una fiorente attività imprenditoriale in campo farmaceutico. È lui l’inventore dell’anti-infiammatorio Humira, utilizzato in molte patologie gravi e successivamente comprato dalla società AbbVie. Il prezzo elevatissimo (38mila dollari l’anno), un’aggressiva politica brevettuale e ricavi per 18 miliardi di dollari nel solo 2017 ne fanno il farmaco più redditizio al mondo.