George Smith – Entwicklung der Phagen-Display-Methode
George Smith ist ein US-amerikanischer Biologe, der mit der Entwicklung der Phagen-Display-Methode die Biotechnologie revolutionierte. Für diese bahnbrechende Erfindung wurde ihm 2018 der Nobelpreis für Chemie verliehen. Seine Arbeit legte den Grundstein für neue Ansätze in der Entwicklung von Medikamenten und anderen biotechnologischen Anwendungen.
Werdegang und wissenschaftliche Laufbahn von George Smith
George Smith studierte Biologie am Haverford College in Pennsylvania, wo er 1963 seinen Bachelor-Abschluss erhielt. Nach einem kurzen Zwischenstopp als Lehrer und Labortechniker setzte er sein Studium an der Harvard University fort, wo er 1970 in Bakteriologie und Immunologie promovierte. Nach seiner Promotion war er als Postdoktorand an der University of Wisconsin tätig, bevor er 1975 eine Professur an der University of Missouri annahm. Dort lehrte und forschte er bis zu seiner Emeritierung im Jahr 2015.
Während seiner Zeit an der University of Missouri entwickelte George Smith 1985 die Phagen-Display-Methode, eine Technik, die heute als Grundlage für viele biotechnologische und medizinische Anwendungen dient.
Die Phagen-Display-Methode
Die Methode von Smith nutzt Bakteriophagen, Viren, die Bakterien infizieren, um Proteine auf ihrer Oberfläche zu präsentieren. Diese Technik ermöglicht es, gezielt Proteine zu entwickeln und ihre Wechselwirkungen mit anderen Molekülen zu untersuchen. Das Verfahren basiert auf einem einfachen Prinzip: Phagen werden genetisch so modifiziert, dass sie ein bestimmtes Protein oder Peptid auf ihrer Oberfläche exprimieren. Dadurch können Wissenschaftler erkennen, welche Moleküle spezifisch an das Protein binden und diese gezielt weiterentwickeln.
Die Methode fand breite Anwendung in der Medizin, insbesondere bei der Entwicklung von Antikörpern für die Behandlung von Krankheiten wie Krebs, rheumatoider Arthritis und Autoimmunerkrankungen. Ein prominentes Beispiel ist der Antikörper Adalimumab, der 2003 auf den Markt kam und heute eines der umsatzstärksten Medikamente weltweit ist.
Zusammenarbeit von Georg Smith mit Gregory Winter und Frances Arnold
Die Arbeit von Georg Smith war eng mit der von Sir Gregory Winter verbunden, der die Phagen-Display-Methode nutzte, um gezielt Antikörper zu entwickeln. Winter trug wesentlich dazu bei, dass diese Technik in der Pharmaindustrie breite Anwendung fand. Gemeinsam mit Frances Arnold, die das Prinzip der gerichteten Evolution für Enzyme etablierte, erhielt Smith den Nobelpreis. Arnold nutzte die Evolution gezielt, um Enzyme zu optimieren, die in der Produktion von Biokraftstoffen, Medikamenten und Bioplastik eingesetzt werden.
Das Nobelkomitee lobte die Arbeit der drei Forscher als revolutionär und betonte, dass sie die Entwicklung von Medikamenten schneller, kosteneffizienter und umweltfreundlicher gemacht habe.
Anwendungen und Bedeutung der Phagen-Display-Methode
Die Phagen-Display-Methode hat die Biotechnologie und Pharmaforschung grundlegend verändert. Heute wird sie weltweit in der Forschung und Industrie eingesetzt, unter anderem für:
- Entwicklung von Antikörpern: Die Methode ermöglicht die gezielte Produktion von Antikörpern, die Krankheiten wie Krebs oder Autoimmunerkrankungen bekämpfen.
- Protein-Engineering: Mit Hilfe der Methode können Proteine gezielt verändert werden, um sie an spezifische Aufgaben anzupassen.
- Diagnostik: In der medizinischen Diagnostik wird die Technik verwendet, um molekulare Interaktionen sichtbar zu machen.
Ein Beispiel für die Auswirkungen ist die Behandlung rheumatoider Arthritis mit Antikörpern wie Adalimumab. Diese Arzneimittel basieren direkt auf der Methode von George Smith und haben das Leben von Millionen Menschen verbessert.
Weiterentwicklungen und neue Perspektiven
Die von Smith entwickelte Methode wurde durch die Arbeit anderer Wissenschaftler, wie Gregory Winter, weiterentwickelt. Heutige Anwendungen umfassen nicht nur die Entwicklung von Medikamenten, sondern auch Fortschritte in der Krebsforschung und der Diagnostik. Professor Manfred Reetz vom Max-Planck-Institut bezeichnete die Methode als „grün“, da sie umweltfreundliche Alternativen zu herkömmlichen chemischen Verfahren ermöglicht.
Reetz betont aber immer wieder, dass gerichtete Evolution und Phagen-Display zwar viele Türen geöffnet haben, aber nicht alle traditionellen Verfahren ersetzen können. Moderne Chemie und biotechnologische Verfahren ergänzen sich und gehören zusammen in den „Werkzeugkasten der Wissenschaft“.
Auszeichnung von George Smith mit dem Nobelpreis
2018 erhielt Smith zusammen mit Winter und Arnold den Nobelpreis für Chemie, der mit neun Millionen schwedischen Kronen dotiert ist. Die Auszeichnung hob hervor, wie die Forscher das Prinzip der Evolution für wissenschaftliche und medizinische Anwendungen nutzten. Es sei ein „grüner Preis“, der umweltfreundliche und nachhaltige Innovationen fördere, betonte das Nobelkomitee.
