Od inženjerke mašinstva do inženjerke molekula
Život Amerikanke Frances Arnold je zbilja interesantna biografija. Kao djevojka učestvovala je u protestima protiv rata u Vijetnamu. U to doba je radila različite poslove kako bi se izdržavala. Radila je kao konobarica u džez klubovima i kao taksista.
Diplomirala je vazduhoplovno inženjerstvo 1979. na Princetonu, postavši time inženjerka mašinstva, ali to joj nije bilo dovoljno. Iz radoznalosti odlučuje da želi postati inženjerka za molekule, pa tako upisuje Berkeley gdje na kraju doktorira hemiju i postaje saradnik na California Institute of Technology. Ovdje radi i danas i to kao „Linus Pauling“ profesorica hemijskog inženjeringa, bioinženjeringa i biohemije.
Od januara 2021. radi kao vanjska supredsjednica Vijeća savjetnika za nauku i tehnologiju predsjednika Joea Bidena. Njen zadatak na toj poziciji jeste da vrši skrining naučnika koji bi potencijalno mogli dobro doći administraciji kao savjetnici i saradnici.
Lovac na molekularne talente
Frances je osamdesetih godina počela istraživati enzime, molekule koje u živom svijetu imaju ulogu vrlo specifičnih katalizatora hemijskih reakcija. Tada su naučnici pokušavali redizajnirati molekule određenih enzima, tako da dobiju slične molekule sa drugačijim svojstvima.
„Znanje je nada“, rekla je je Arnold za Glas Amerike u razgovoru tokom Susreta dobitnika Nobelove nagrade u Lindau 2023 (Lindau Nobel Meetings 2023). Na intervju je došla sa šalom na kojem su bili printane strukture proteina.
Njen rad na usmjerenoj evoluciji enzima, koji joj je i donio Nobelovu nagradu već sada nalazi aplikacije u biotehnološkoj oblasti. Ovim putem se proteini mogu stabilizirati, poboljšati svojstva terapeutskih antitijela, i mijenjati svojstva enzima, proteinskih molekula koje u živim organizmima usmjeravaju biohemijske reakcije.
Usmjerena evolucija je metoda koja se koristi u biohemijskom inženjerstvu koja oponaša prirodnu evoluciju za stvaranje novih i poboljšanih enzimskih proteina. To je isti proces koji omogućava bakterijama da brzo razviju otpornost na antibiotike, ali ima i druge mogućnosti primjene – za pronaženje novih terapija i upravo za davanje nade širom svijeta u borbi protiv bolesti i za unapređenje niza procesa kako u medicini, tako i u industriji.
„Kako kreirati enzime koji stvaraju hemiju koji ne postoje u bazama podataka? O ovome sam razmišljala godinama. Neki su mogli stvarati enzime koji su prilično loše radili, ali ja nisam mogla čak ni to. Enzimi imaju dijelove molekule koji djeluju tako da smanjuju energiju potrebnu za odijanje reakcija i tako ubrzavaju hemijske reakcije. Morala sam stvoriti potpuno novi aktivni sajt. Ali priroda stvara nove enzime pod različitim izazovima“, objasnila je Arnold.
„To dolazi iz raznolikosti. Novost je već tu jer postoji ogromna raznolikost u prirodnom svijetu. Možda ne znate gdje je, ali priroda će ga pronaći i pojaviće se u prirodnoj selekciji.”, rekla je Arnold. „Ako to želim sama učiniti, moram to raditi kao uzgajivač“.
„Enzimi su poput diplomiranih studenata – rade nešto, uz malu platu“, dodala je Arnold, „ali bi možda mogli raditi i nešto drugo. Možda svirati klavir ili prati suđe, ako se uslovi okoline promijene. Tako smo se zapitali da li neki protein može raditi i nešto drugo“.
Zapravo, Arnold je neka vrsta „lovca na talente“ kod proteina - pokušava naći šta sve što ti proteini mogu raditi i ona usmjeriti taj njihov „skriveni talenat“ da ubrzavaju neke druge hemijske reakcije.
Kada naučnici evolucijom stvaraju nove enzime, ne razumiju baš sve genetičke mehanizme koji su u igri.
„Ali opet, ovo nije novo. Samo pogledajte mnoge različite pasmine pasa, kazala je Arnold. „Odabrani su kroz uzgoj, a da uzgajivači nisu istinski razumjeli proces. U novije vrijeme, postupak se koristi u raznim proizvodima, uključujući gelove za kosu i deterdžente“, dodala je.
„Usmjerena evolucija godinama je nevjerovatno dobro funkcioniše i mogli biste se iznenaditi kada znate da su deterdženti za pranje rublja nastali prirodnom evolucijom. Na kraju krajeva, koji prirodni enzim želi djelovati u vašoj perilici rublja?,” našalila se.
Naučni integritet i poštenje
Arnold spada i u grupu naučnika i naučnica koji vrlo ozbiljno shvataju pitanje naučnog integriteta. Ona nekoliko mjeseci nakon primanja Nobelove nagrade povukla jedan naučni rad.
„Bila sam potresena kada sam vidjela da se rezultati jednog mog rade ne mogu reproducirati, ali smo istog trena, kada smo u laboratoriji to shvatili, povukli rad. Znali smo da je važno da korigiramo literaturu. Svako pravi greške i to opraštamo i pravimo ispravke. Ali onda kada je neko istinski nepošten i želi sakriti greške ili izmišlja rezultate, to djeluje na nauku, to su testovi za nauku“, kazala je Arnold.
„Mi živimo u vremenu nepovjerenja u nauku i ako postoje priče o naučnicima kojima ne možete vjerovati, to šteti nauci i svima nama“, naglasila je Frances Arnold.
Na pitanje o upotrebi vještačke inteligencije u medicini i bioinženjeringu te mogućnostima ove tehnologije odgovorila je kako naučnici moraju razumjeti o njoj kako bi je upotrebljavali na dobar način.
„Moramo razumjeti etičku stranu upotrebe, kome šteti, a kome ne, kod od nje ima koristi. Kako možemo izgraditi ove modele da osiguramo da ljudi imaju koristi, a minimiziramo štetu“, kazala je.
