Mga Gantimpalang Nobel

Pamumuhunan sa mga Tagumpay ng Nobel Prize – Pinagpapatnubayang Ebolusyon para sa mga Bagong Kemikal at Medikal na Kasangkapan

mm
Na-publish
Na-update
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Pagsisiwalat: Maaaring tumanggap ang Securities.io ng kabayaran kapag gumamit ka ng mga link sa produktong sinuri namin. Hindi nito naaapektuhan ang aming editoryal na pagsusuri. Hindi kami rehistradong tagapayo sa pamumuhunan; hindi ito payo sa pamumuhunan. Basahin ang aming pagsisiwalat sa affiliate.

Kasaysayan ng Nobel Prize

Ang Nobel Prize ay ang pinaka-prestihiyosong gantimpala sa mundo ng agham. Ito ay nilikha alinsunod sa kalooban ni G. Alfred Nobel upang magbigay ng gantimpala “sa mga taong, sa nakaraang taon, nagbigay ng pinakamalaking benepisyo sa sangkatauhan” sa pisika, kimika, pisyolohiya o medisina, panitikan, at kapayapaan. Ang ikaanim na gantimpala ay kalaunan nilikha para sa agham pang-ekonomiya ng Swedish central bank.

Ang desisyon kung kanino ipagkakaloob ang gantimpala ay nasa kamay ng ilang mga institusyong akademiko sa Sweden.

Mga Alalahanin sa Pamana

Ang desisyon na likhain ang Nobel Prize ay dumating kay Alfred Nobel matapos niyang basahin ang kanyang sariling obituaryo, kasunod ng isang pagkakamali ng isang pahayagang Pranses na nagkakamali sa balita ng pagkamatay ng kanyang kapatid. Pinamagatang “The Merchant of Death Is Dead”, pinuna ng artikulong Pranses si Nobel dahil sa kanyang imbensyon ng mga usok na walang usok, kung saan ang dinamita ang pinakakilalang isa.

Ang kanyang mga imbensyon ay lubhang nakaimpluwensya sa paghubog ng makabagong digmaan, at bumili si Nobel ng isang napakalaking pabrika ng bakal at bakal upang gawing isang pangunahing tagagawa ng armas. Bilang una siyang kimiko, inhinyero, at imbentor, napagtanto ni Nobel na hindi niya nais na ang kanyang pamana ay maging isang tao na naalala dahil kumita nang malaki mula sa digmaan at kamatayan ng iba.

Nobel Prize

Sa kasalukuyan, ang Kayamanan ni Nobel ay nakalagay sa isang pondo na ini-invest upang lumikha ng kita para pondohan ang Nobel Foundation at ang gintong berde na medalya, diploma, at gantimpalang salapi na 11 milyong SEK (humigit-kumulang $1M) na ibinibigay sa mga nanalo.

Pinagmulan: Britannica

Madalas, ang pera ng Nobel Prize ay hinahati sa ilang mga nanalo, lalo na sa mga larangang siyentipiko kung saan karaniwan na may 2 o 3 nangungunang pigura na nag-ambag nang sabay-sabay o magkasabay sa isang makasaysayang tuklas.

Sa paglipas ng mga taon, ang Nobel Prize ay naging ANG gantimpalang pang-agham, sinusubukang balansehin ang teoretikal at napaka-praktikal na mga tuklas. Ipinagkaloob nito ang mga tagumpay na nagtatag ng pundasyon ng modernong mundo tulad ng radyoaktibidad, antibiotiko, X-ray, o PCR, pati na rin ang pundamental na agham tulad ng pinagmumulan ng enerhiya ng araw, ang karga ng elektron, estruktura ng atom, o superfluidity.

Ebolusyon Bilang Isang Kasangkapan

Mula nang mailathala ang makasaysayang aklat na “On the Origin of Species” ni Charles Darwin noong 1859, ang ebolusyon ay nasa sentro ng mga agham biyolohikal. Sa aklat na ito, ipinahayag ni Darwin ang mahalagang pananaw na ang buhay ay nagbabago sa paglipas ng panahon kapag nasasailalim sa presyon mula sa kapaligiran.

Mula kay Darwin, napagtanto ng mga biyologo na ang ebolusyon ay maaaring maging napaka-komplikadong puwersa, kung saan hindi lamang simpleng pag-survive ang nakakaapekto sa ebolusyon, kundi pati maraming iba pang epekto na nagbibigay ng nuance sa ideya, tulad ng:

Sa pangkalahatan, gumagana ang ebolusyon sa pamamagitan ng pagpili ng pinakamahuhusay na mutasyon mula sa mga random na mutasyon sa isang partikular na sitwasyon. Ang mahalagang bahagi ay ito ay isang “bulag” na phenomena, na umaasa sa milyun-milyong mutasyon sa halip na isang sinadyang intensyon.

Hindi lamang teoretikal na konsepto, ang ebolusyon ay naging mahalagang bahagi ng sibilisasyon ng tao. Una, ang artipisyal na pagpili ng mga mahahalagang (para sa tao) na katangian na lumilitaw nang random ay siyang nagbigay-daan sa domestikasyon ng mga pananim at hayop.

Kung wala ang mga mas produktibong mapagkukunan ng pagkain, maaaring hindi natin nalagpasan ang Panahon ng Bato. Napakalayo bago pa natin nalaman ang tungkol sa ebolusyon o pinapadaloy na ebolusyon, ginamit na natin ito sa pamamagitan ng halo ng mga hula at pagtatantiya.

Pinagmulan: Cell

Ang ebolusyon ay maaari ring maging isang mortal na banta. Patuloy na nagbabago ang mga pathogen, at ang “nanalo” ay nakakayanan na iwasan ang ating immune system at mas mahusay na kumalat. Ito rin ang mekanismo na nagpapahintulot sa bakterya na mag-develop ng resistensya sa mga antibiotiko, kung saan bawat henerasyon ay dahan-dahang nagiging mas mahusay sa pag-iwas sa mga gamot.

Ang pag-unawa sa ebolusyon ay isang makapangyarihang kasangkapan para sa karamihan ng mga siyentista; ang ilan ay nagdala ng konseptong ito nang mas malayo, nanalo ng 2018 Nobel Prize sa Kimika.

Frances H. Arnold, na nanalo ng kalahati ng Nobel Prize noong taong iyon, ay ginamit ang puwersa ng ebolusyon upang bumuo ng mas berde na mga proseso para sa industriya ng kimika. Samantala, George P. Smith at Sir Gregory P. Winter ginamit ang ebolusyon sa mga virus upang lumikha ng mga bagong buhay na nagliligtas na therapy.

Pinagmulan: Nobel Prize

Ang Lakas ng mga Enzyme

Karamihan sa mga prosesong biokimikal na nagpapanatili ng buhay ay pinapagana ng mga espesyal na protina na tinatawag na enzyme.

Dahil sa lubhang komplikadong 3D na estruktura, pati na rin ang madalas na pagsasama ng mga elemento tulad ng mga bihirang metal sa protina, maaari nilang pabilisin ang mga kemikal na reaksyon na kung hindi ay hindi kailanman mangyayari. Ang pagpapabilis ng kemikal na reaksyon ay tinatawag na katalisis.

Pinagmulan: Ducksters

Ganito nagagawa ng buhay na magsagawa ng mga kemikal na reaksyon tulad ng pag-convert ng atmospheric nitrogen sa ammonia (bacterial nitrogen fixation).

Ang pag-uulit ng prosesong ito sa industriya ay nangangailangan ng napakataas na temperatura na nasa daan-daang antas pati na rin ng maraming enerhiya at komplikadong makinarya.

Dahil sa kahanga-hangang kakayahan ng mga enzyme na magsagawa ng kemikal na transformasyon nang mas kaunting enerhiya, ginagamit na ito ng mga industriya sa loob ng mga dekada.

Sa una, ginawa ito sa pamamagitan ng paggamit ng mga mikroorganismo, tulad ng lebadura, para sa fermentasyon. Pagkatapos, nagsimulang gamitin ng industriya ang mga hiwalay na enzyme mismo. Ngunit si Frances Arnold ay may isa pang ideya: baguhin ang mga natural na enzyme upang maging mas kapaki-pakinabang para sa tao.

Paggamit ng Ebolusyon upang Lumikha ng mga Bagong Enzyme

Ang kanyang unang proyekto ay baguhin ang isang enzyme na tinatawag na subtilisin, na ginagamit sa detergent, pagproseso ng pagkain, packaging, at mga aplikasyon sa pamamahala ng basura. Sa halip na ang natural na subtilisin ay gumagana sa tubig, nais niyang ito ay gumana sa organikong solvent, dimethylformamide (DMF). Ang DMF ay karaniwang nagde-degrade ng karamihan ng mga protina, na nagiging hindi gumagana ang enzyme.

Una niyang nilikha ang libu-libong variant na bersyon ng enzyme sa pamamagitan ng paggawa ng mutasyon sa katumbas na gene. Pagkatapos ay ipinasok niya ang mutadong gene na nag-coding ng enzyme sa bakterya. Sa pagsusuri ng aktibidad ng mutadong subtilisin sa 35% DMF solution, pinili niya ang bersyon na pinakamainam. Pagkatapos ay nagsagawa siya ng serye ng mutasyon sa napiling mga sekwensya at muling sinuri ang kanilang aktibidad.

Kamangha-mangha, matapos lamang ang 2 “henerasyon” ng ganitong artipisyal na ebolusyon, nakakita na siya ng bagong bersyon ng subtilisin na mas mahusay sa DMF kaysa sa tubig.

Inulit niya ang proseso ng ikatlong beses sa pamamagitan ng muling pagmutate ng pinakabagong bersyon ng subtilisin. Natuklasan niya ang isang variant na 256 beses mas mahusay sa DMF kaysa sa orihinal na enzyme.

Pinagmulan: Nobel Prize

Mahalanagang bigyang-diin na walang sinumang mananaliksik ang makapaghula kung aling mutasyon ang magdudulot ng ganitong resulta. Ang manu-manong pagsusuri ng isa-isa ay magiging napakamahal at matagal.

Sa halip, ang pag-uulit ng mekaniks ng ebolusyon sa isang mikrokosmos ay nagbigay-daan sa mga bagong solusyon na matagpuan sa rekord na oras. Ang pamamaraang ito ay magiging batayan ng isang buong larangan ng biochemical engineering, na lumilikha ng mga custom na enzyme para sa napakaraming aplikasyon sa parmasya, kimika, at biyolohikal na produksyon.

Paggawa ng mga Bagong Enzymatic Catalysts

Hindi tumigil si Arnold sa pagpapabuti o pagbabago ng umiiral na aktibidad ng mga enzyme. Tiningnan din niya kung paano lumikha ng ganap na bagong kemikal na aktibidad na hindi umiiral sa kalikasan. Ang problema dito ay ang kanyang pamamaraan ay hindi gagana, dahil kailangan mo ng kahit man lang isang antas ng ninanais na aktibidad upang mapili at mapabuti ng ebolusyon.

Para dito, siya at ang kanyang koponan ay nagpatuloy sa random na pagbabago ng mga enzyme na may catalytic activity na teoriyang maaaring gumana sa iba pang kemikal na reaksyon na hindi nangyayari sa kalikasan, ngunit kapaki-pakinabang para sa industriya ng kimika.

Makikita nila ang “promiscuous enzyme” na may kahit manlang mababang aktibidad para sa ninanais na reaksyon sa gitna ng mga binagong enzyme, kahit na ito ay mababa ang kahusayan. Kapag ang panimulang punto ay naitatag, maaaring magsagawa ang directed dynamics ng pagkuha ng mataas na kahusayan pagkatapos ng sapat na henerasyon ng pagpili.

Pinagmulan: Nobel Prize

Bagong Biochemistry

Kung hindi sapat ang buong bagong catalytic activity, ang koponan ni Arnold ay nag-imbento pa ng buong mga bagong klase ng biochemical na reaksyon.

Gamit ang parehong pamamaraan ng pagsisimula mula sa isang mababang-episyenteng enzyme, natuklasan nila na ang enzyme na Cytochrome C, mula sa Rhodothermus marinus, ay maaaring lumikha ng carbon-silicon bonds na may napakababang kahusayan, halos nangyari lamang nang aksidente kaysa sa disenyo.

Ang mga carbon-silicon bond, o organosilicon, ay karaniwan sa kimika na ginagawa ng tao ngunit hindi ginagamit ng anumang organismo. Ito ay kapaki-pakinabang sa mga parmasya pati na rin sa maraming iba pang produkto, kabilang ang mga kemikal pang-agrikultura, pintura, semiconductor, computer, at TV screen.

Ilang ulit ng directed evolution ang nagbunga ng mutadong Cytochrome C na nagkakatalisa ng pagbuo ng silicon-carbon bond nang 40x mas mahusay kaysa sa panimulang enzyme. Ang evolved enzyme ay mayroon ding 15x na mas mataas na turnover number kaysa sa pinakamahusay na non-enzyme catalyst na kilala para sa parehong reaksyon.

Kagaya rin ng mga resulta ang nakuha sa paggawa ng mga kemikal na may iisang enantiomer (isang anyo sa maraming posibleng 3D na konfigurasyon ng parehong molekula).

Mga Bentahe ng mga Enzyme na Pinagpapatnubayang Ebolusyon

Kapag iisang enantiomer lamang sa lahat ng konfigurasyon ang kapaki-pakinabang, ang mga enzyme na may enantio-selectivity ay maaaring lubos na mapabuti ang produktibidad at mabawasan ang basura.

Dahil ang mga enzyme na ito ay mga katalista na gawa sa protina, inaalis din nila ang pangangailangan para sa nakakalason na metal na nagdudulot ng polusyon at, kadalasan, napakalaking dami ng organikong solvent.

Pagsusulong ng Pananaliksik sa Genetika

Samantala, ang ibang mga mananaliksik ay nag-aaral ng genome noong 1980s, noong ang agham genetika ay bata pa.

Isang pangunahing suliranin na kanilang hinarap ay ang pagtukoy sa tiyak na gene na magpoprodyus ng isang kilalang protina, dahil dekada pa lamang bago na-decode ang human genome noong unang bahagi ng 2000s.

Sinimulan ng koponan ni George P. Smith ang pagtatrabaho sa mga bacteriophage, mga virus na espesyal na umaatake lamang sa bakterya, at may kakayahang mabilis na mag-replicate ng mga genetic sequence.

Nagsimula si Smith sa isang malaking library ng mga hindi kilalang gene o fragment ng gene. Pagkatapos ay ipinasok niya ang mga ito, hindi pa natutukoy, sa DNA ng virus na nagko-code para sa isang protina sa kapsula, na nagdudulot na ang mga dayuhang protina ay maipakita sa ibabaw ng virus.

Pinagmulan: Nobel Prize

Gagamitin niya pagkatapos ang mga antibody upang “huliin” ang protinang hinahanap, pinipili ang tamang phage mula sa milyun-milyon. Bilang karagdagang benepisyo, mahuhuli rin nila ang DNA na nasa phage, na nagbibigay-daan upang iugnay ang dating hindi kilalang gene sa protinang hinahanap.

Tinawag nila ang teknik na ito na “phage display”.

Sa sarili nito, ito ay isang breakthrough sa molecular biology at malaki ang ambag sa mas mahusay na pag-unawa sa genome. Gayunpaman, mula sa kontribusyon ng ikatlong nanalo ng Nobel Prize na ito nagmula ang pinakamahalagang ambag ng phage display sa sangkatauhan.

Ebolusyon ng mga Antibody

Ang mga puwersang ebolusyon ay hindi lamang laro ng buong species o para sa partikular na mga enzyme, kundi pati na rin sa ating immune system.

Dahil sa random na pagbabago ng kanilang genetic sequence, ang ating mga selula ng immune ay maaaring lumikha ng daan-daang libong iba’t ibang uri ng antibody. Upang maiwasan ang autoimmune disease, may proseso ng seleksyon na nag-aalis ng mga antibody na tutugon sa mga selula ng katawan. Ang napakalaking pagkakaiba-iba ng natitirang mga antibody ay nagbibigay-daan. Sa teorya, anumang bagong virus o bakterya ay maaaring matugunan ng kahit isang uri ng antibody.

Sa tunay na paraan ng ebolusyon, ang mga epektibong antibody ay pipiliin at dadagdagan, na lumilikha ng immunity laban sa sakit. Ang katangiang ito ng mga antibody na “mag-evolve” upang tumugma sa mga tiyak na protina na konektado sa mga sakit ay nagamit na sa pamamagitan ng pag-inject ng mga ito sa daga at pagkolekta ng mga antibody na nabuo bilang tugon upang magamit bilang therapy.

Gayunpaman, ang problema ay dahil mga antibody ng daga ito, madalas na hindi maganda ang reaksyon ng katawan ng tao sa mga dayuhang antibody.

Pagsasama ng Phage Display at Direktang Ebolusyon

Dito nagkaroon ng ideya si Gregory Winter na gamitin ang phage display method ni Smith.

Una, ipinakita niya ang isang bagong pamamaraan kung saan ang mga phage ay magpapakita ng aktibong bahagi ng antibody sa ibabaw ng kapsula ng virus. Pagkatapos ay nagbuo siya ng isang library ng mga phage na may bilyong iba’t ibang antibody sa kanilang mga ibabaw.

Mula sa library na ito, ang mga tiyak na phage na ang mga antibody ay bahagyang tumutugma sa target na protina ay hinuli. Pagkatapos ay inapply niya ang pamamaraang directed evolution mula kay Arnold upang random na baguhin ang sekwensya ng antibody at lumikha ng bagong library ng phage/antibody fragment.

Mula sa bagong library na ito, tanging ang mga antibody fragment na may pinakamalakas na tugma ang itinatago, at inuulit ang proseso hanggang makamit ang napakataas na affinity sa target na protina.

Sa pamamaraang ito, noong 1994 ay nakabuo siya ng mga antibody na kumakabit sa mga selula ng kanser na may mataas na antas ng espesipisidad.

Mga Bagong Opsyon sa Terapiya

Ituloy ni Winter ang pagtatag ng Cambridge Antibody Technology, na nag-convert ng teknolohiyang ito sa mga therapy.

Noong 2002, ang unang aprubadong ganap na human therapeutic antibody na nilikha gamit ang phage display ay na-komersyalisa, sa pangalang Adalimumab at brand name HUMIRA, na inilathala ng AbbVie (ABBV ). Ang gamot ay kumakabit sa TNF-α, isang cytokine na responsable sa pag-trigger ng pamamaga. Ang Adalimumab ay ginagamit sa paggamot ng rheumatoid arthritis, psoriasis, inflammatory bowel disease, at iba pang mga sakit na may kaugnayan sa pamamaga.

Ang Adalimumab ay nagpatuloy na kumita ng $20.7B para sa AbbVie noong 2021 at tila nananatiling matatag kahit na may paglabas ng mga biosimilar (generic na gamot para sa biologics). Noong 2006, ang Cambridge Antibody Technology ay nakuha ng AstraZeneca (AZN ) sa halagang £702m.

Sa kasalukuyan, ang phage display ay ginagamit upang lumikha ng marami pang bagong antibody-based na therapy, kabilang ang mga inflammatory syndrome, neutralisasyon ng toxin, paglaban sa autoimmune diseases, at paggamot ng metastatic cancer.

Pamumuhunan sa Pinagpapatnubayang Ebolusyon

Sa kasalukuyan, ang mga antibody therapy na binuo gamit ang phage therapy ay malayo ang pinakamalaking merkado na nilikha ng pag-develop ng mga pamamaraan na gumagamit ng pinagpapatnubayang ebolusyon, na sinusundan ng mga enzyme-based na katalista.

Maaari kang mamuhunan sa mga kaugnay na kumpanya sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, matatagpuan mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na mga broker sa USA, Canada, Australia, UK, at marami pang ibang bansa.

Kung hindi ka interesado sa pagpili ng partikular na kumpanya, maaari ka ring tumingin sa mga biotech ETF tulad ng WisdomTree BioRevolution UCITS ETF (WBIO) (WT ), VanEck Biotech ETF (BBH), o  First Trust NYSE Arca Biotechnology Index Fund (FBT), na magbibigay ng mas diversified na exposure upang makinabang sa lumalaking biotech na ekonomiya.

Mga Kumpanya ng Enzyme at Antibody

1. Codexis

CDXS Tsart ng Presyo

Ang kumpanya ay nakatuon sa mga enzyme. Tulad ng ipinaliwanag sa itaas, ang mga protinang ito ay maaaring “magpatupad” (catalyzed) ng mga kemikal na reaksyon na kung hindi ay hindi magiging posible o napakabagal.

Ang layunin ng Codexis ay palitan ang mga kemikal na proseso ng mga enzyme-driven na biochemical na proseso.

Gumagamit ito ng machine learning upang lumikha ng libu-libong variant ng mga enzyme upang i-optimize ang kanilang pagganap, na maaaring maging produktibidad, espesipisidad, katatagan, o konsentrasyon sa host organism.

Ang mga enzyme na ito ay pinipili sa pamamagitan ng pinagpapatnubayang ebolusyon gamit ang CodeEvolver platform ng kumpanya.

Pinagmulan: Nature

Maaari nitong ialok ang mga custom na enzyme sa mga industriyal at parmasyutikal na kumpanya.

Nakatuon ito sa 3 aplikasyon:

  • Biotherapeutics para gamutin ang mga genetic disease, na may 24 na kandidato sa research pipeline
  • Pagsasaliksik sa life sciences, lalo na sa genomics at DNA & RNA synthesis.
  • Paggawa ng parmasyutiko, halimbawa, pag-optimize ng umiiral na pasilidad ng produksyon.

Ang kumpanya ay naghahanap din na lumago sa merkado ng paggawa ng RNAi at siRNA. Ang mga teknolohiyang ito ay nagiging pokus ng industriya ng biotech at parmasyutiko, na kasalukuyang may 6 na aprubadong siRNA therapy at, sa buong mundo, higit sa 450 na RNAi pipeline assets na nasa development ngayon, kung saan 42 ang nasa Phase 2 & 3 clinical trials.

Pinagmulan: Codexis

Sa kasalukuyan, 90% ng kita ay nagmumula sa mga enzyme, hindi sa biotherapeutics. Ang pokus ay lumago kasama ang mga mid-sized na parmasyutikal na kumpanya habang pinapanatili ang relasyon sa mga umiiral na malalaking parmasyutikal na kumpanya.

2. Ginkgo Bioworks

DNA Tsart ng Presyo

Ang kumpanya ay gumagawa ng on-demand na mga organismo para sa tiyak na mga aplikasyon, kabilang ang biomedical na aplikasyon at mga programa sa industriyal at material sciences.

Mayroon din itong malaking biosecurity segment, na umunlad nang husto noong pandemya.

Sa karamihan ng mga kaso, may anyo ng pinagpapatnubayang ebolusyon na ginagamit sa produksyon at seleksyon ng mga produkto ng Ginkgo.

Ang Ginkgo Bioworks (DNA ) ay malawak na nag-diversify ng mga aplikasyon nito sa maraming research program at partnership:

Kumikita ito sa pamamagitan ng unang bayad nang paunang bayad para sa proseso ng development at pagkatapos ay sa pamamagitan ng royalties sa natapos na produkto.

Ang mga partnership ng Ginkgo ay patuloy na lumalawak, kasama ang:

Ang Ginkgo Bioworks ay nakikipag-partner din sa lahat ng pangunahing korporasyon sa agrikultura, karamihan sa kanila ay may interes sa produksyon ng biofuel at microbiology. Ilan sa mga ito ay kinabibilangan ng Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta, at iba pa.

Pinagmulan: Gingko Bioworks

Ang karanasan ng Ginkgo sa custom na disenyo ng mga genetic sequence, organismo, at seleksyon, pati na rin sa biosecurity monitoring, ay ginagawa itong pangunahing provider para sa bawat industriya na naghahanap na gamitin ang mga enzyme at antibody para sa kanilang tiyak na aplikasyon.

Bilang isang service provider, ang Ginkgo ay nasa magandang posisyon upang makinabang sa paglago ng industriya bilang kabuuan.

mm

Si Jonathan ay dating mananaliksik na biochemist na nagtrabaho sa pagsusuri ng henetika at mga klinikal na pagsubok. Siya ngayon ay isang stock analyst at manunulat sa pananalapi na nakatuon sa inobasyon, mga siklo ng merkado, at heopolitika sa kanyang publikasyon 'The Eurasian Century'.