Arxiu del dijous, 4/10/2018

Premi Nobel de Química 2018; Aprofitant les lliçons de la natura.

dijous, 4/10/2018

Els humans acostumem a anar molt de sobrats (Sí; sovint, els científics encara més), però va bé recordar que un puntet d’humilitat pot resultar molt més efectiu. Reconèixer les limitacions i mirar d’aprendre dels més experts va ser el que va portar la Frances H. Arnold, una enginyera química dels Estats Units, a guanyar el Premi Nobel de química.

El que ella (i molts altres) volia fer era aconseguir millorar els enzims disponibles. Quan es tracta de fer reaccions químiques, pots fer-ho de manera tradicional però també pots aprofitar els enzims naturals, les proteïnes que els éssers vius fan servir per controlar el metabolisme. Un enzim és una proteïna que facilita que determinada reacció química funcioni de manera ràpida i controlada. D’enzims en tenim a cabassos i cada reacció química del nostre cos funciona gràcies a un enzim determinat.

La idea inicial era estudiar quina estructura i característiques tenen els enzims per després, modificar-los de manera que facin el que ens interessa a nosaltres. El problema és que els enzims son complicats amb ganes i pretendre que tenim la capacitat per esbrinar quina part cal modificar de quina manera per aconseguir que faci segons què, era sobreestimar molt les nostres capacitats. La Frances H. Arnold se’n va adonar i va decidir fer-ho d’una altra manera: copiant el mecanisme natural de l’evolució.

El que va fer va ser agafar el gen corresponent a l’enzim que l’interessava i ficar-lo dins un bacteri. Així aconseguia que el bacteri fabriqués una bona quantitat de l’enzim. Tot seguit agafava els bacteris i els hi causava mutacions. Eren mutacions a l’atzar. Peti on peti. El resultat era que els bacteris mutants seguien fent l’enzim, però de vegades el fabricaven amb algun canvi. El canvi podia fer que l’enzim funcionés pitjor, però també podia passar que ho fes millor. Potser anava més de pressa, potser seguia funcionant en condicions poc apropiades, potser era més específic que l’enzim inicial… Quan en trobava un que anava millor, agafava el bacteri mutant que el fabricava i tornava a causar-li mutacions. La nova generació d’enzims tornaria a tenir versions pitjors i versions millors. Cada vegada que repetia el procés seleccionava la millor versió de l’enzim fins aconseguir el que volia.

No era un sistema finament controlat, però copiant el mecanisme de l’evolució (canvis a l’atzar + selecció) va genera un sistema per fabricar enzims que facin el que ens agradi més. Des de degradar toxines fins a fabricar plàstic.

El mètode d’Arnold es va aplicar amb un altre sistema que van desenvolupar, de nou, per obtenir noves molècules. En aquest cas es tractava, inicialment, d’esbrinar quines proteïnes feien determinats gens. Ara ja tenim tecnologia molt avançada, però als anys 80 encara estàvem a les beceroles en aquests temes. Ja hi havia “biblioteques de gens”, però sovint s’ignorava que feia cada un d’aquests gens.

La manera d’esbrinar-ho la va pensar en George Smith. Es va adonar que podia aprofitar un tipus de virus que infecten als bacteris i que anomenem fags (de bacteriòfags). Els fags són estructures molt simples, amb unes poques proteïnes a la superfície un uns pocs gens a l’interior. El que va fer va ser enganxar el gen que volia identificar amb una de les proteïnes del fag. Aleshores deixava que infectés als bacteris i es multipliqués. Amb sort trobaria que la proteïna del fag portava enganxada la proteïna corresponent al gen que volia identificar. Quan això passava ja resultava fàcil esbrinar quina proteïna era la intrusa en la superfície del fag.

I combinant les dues estratègies, Greg Winter va trobar la manera de fabricar anticossos amb aplicacions clíniques. Els metges volien fer servir anticossos per atacar cèl·lules tumorals o per tractar diferents malalties, però era complicat generar-los. El sistema habitual consistia en injectar a ratolins la cosa contra la que volem tenir l’anticòs. Això no sempre funciona. Si el que volem es fer anticossos contra toxines o verins, els ratolins es morien abans de fabricar-los.

Winter va fer servir el sistema  de Smith, introduint el gen d’algun anticòs en fags per fer que apareixessin a la seva superfície. I quan ho va tenir, va aplicar un sistema de selecció  com el d’Arnold, per anar aconseguint generacions successives d’anticossos més i més efectius o selectius. Va ser així com es van fabricar els primers anticossos contra una molècula anomenada TNF i que es van fer servir per tractar patologies inflamatòries.

Els Nobel de química d’aquest any ens recorden que està bé ser enginyós, però també és molt útil aprofitar el que la natura ja ha aprés a fer al llarg del temps.