Millennium-palkittu Frances Arnold toi luonnonvalinnan laboratorioon

Frances Arnoldin innovaatio on suunnattu evoluutio, menetelmä, jolla luodaan uusia proteiineja.

Tekniikan Akatemia TAF on jakanut miljoonan euron arvoisen Millennium-teknologiapalkinnon yhdysvaltalaiselle biokemistille Frances Arnoldille. Arnold työskentelee Caltechissa (California Institute of Technology) kemiantekniikan, biotekniikan ja biokemian professorina.  

Suunnatun evoluution äiti

Frances Arnoldia sanotaan suunnatun evoluution äidiksi, sillä hän on tuonut luonnonvalinnan laboratorioon. Hänen uraauurtava innovaationsa matkii laboratoriossa luonnonvalintaa. Menetelmän avulla luodaan uusia ja parempia proteiineja, solujen rakennusainetta, joita hyödynnetään esimerkiksi uusiutuvan energian sovelluksissa ja lääkkeiden valmistuksessa.

Teollisuudessa voidaan siis suunnatun evoluution avulla korvata uusiutumattomia ja kalliita raaka-aineita käyttävää tuotantoa kestävän kehityksen mukaisesti.

Kaiken keskiössä entsyymit

Luonnossa entsyymien tehtävä on muuttaa yhdisteitä toisiksi. Suunnatun evoluution avulla entsyymeille voidaan jalostaa ihmisen kannalta hyödyllisiä ominaisuuksia, jotka eivät kehittyisi ilman ihmisen ohjausta. Suunnatulla evoluutiolla valmistetaan esimerkiksi entsyymejä, jotka muuttavat kasvien selluloosaa biopolttoaineiksi tai kemikaaleiksi.

Frances Arnoldin menetelmä on vallankumouksellinen, koska halutun geenin DNA-rakenteeseen voidaan tehdä sattumanvaraisesti mutaatioita, aivan niin kuin luonnossakin spontaanisti tapahtuu. Muokatut geenit tuottavat aivan uudenlaisia proteiineja, joiden joukosta valitaan sitten teollisuusprosessien kannalta hyödylliset.

­– Suunnatulla evoluutiolla voidaan kiertää se tosiasia, ettei ihminen pysty ennustamaan laboratoriossa tuotettujen mutaatioiden vaikutusta proteiinien ominaisuuksiin, Arnold kertoo.

Uusia lääkkeitä diabeteksen hoitoon

Frances Arnoldin kehittämät innovaatiot ovat mullistaneet aiemmin hitaan ja kalliin proteiinimuokkauksen, ja hänen menetelmänsä ovat käytössä laboratorioissa ja yrityksissä ympäri maailmaa.

Muokatuilla proteiineilla korvataan kallista tai fossiilisia raaka-aineita käyttävää tuotantoa muun muassa polttoaineiden, paperituotteiden, lääkkeiden, tekstiilien sekä maataloudessa käytettävien kemikaalien valmistuksessa.

Lääketeollisuus on noussut kiitetyn menetelmän tärkeäksi sovellutusalaksi vihreän kemian ja uusiutuvan energian rinnalle. Arnoldin menetelmällä on luotu useita lääkkeitä, esimerkiksi uudenlainen lääke tyypin 2 diabetekseen.

Tekniikan huippuinnovaatioille myönnettävä Millennium-teknologiapalkinto jaettiin nyt seitsemännen kerran. Vuonna 2012 palkinnon voitti Helsingin yliopiston kasvatti ja Linux-käyttöjärjestelmän luonut Linus Torvalds.

Innovoiva Suomi -sivusto tarjoaa uutta sisältöä suomalaisesta innovaatiotoiminnasta

Lue lisää aiheesta: Korkeakoulu- & tiedepolitiikka