创造性方面有限，但应用意义巨大 | 2018年诺贝尔化学奖解读(3)

你需要用紫外线照射花粉，引起DNA突变，然后观察后代高度，此时你会发现大部分小麦仍是1米，但少部分出现高度变化，比方说最高到1.1米，最低到90厘米，这时你只选择90厘米高小麦，其他统统淘汰；但此时仍没达到你的要求，不用担心，接下来重复操作，对90厘米小麦花粉再进行紫外线照射，对后代再进行筛选，可能会有80厘米高小麦出现，任务完成；如果没有，最低是85厘米，怎么办？

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没关系，继续重复，对85厘米小麦重复采用照射-突变-筛选操作，直到最后找到80厘米高小麦为止。这个过程就叫定向进化。

阿诺德把这一策略应用于酶的改造。诺贝尔奖颁奖词中提到阿诺德试图将枯草杆菌蛋白酶的催化条件从正常环境（水溶液）转换到工业环境（有机溶剂），同时酶活性还要提高，她是如何操作的呢？

阿诺德首先把编码枯草杆菌蛋白酶基因（DNA）进行随机突变，从而产生多种存在些许差异的枯草杆菌蛋白酶，然后分别检测它们在有机溶剂中的酶活性，从中筛选活性最高的酶（其他淘汰）；随后对第一轮得到的酶对应DNA进一步随机突变，再产生多种些许差异的蛋白酶，再检测酶活性，筛选活性更的酶；然后重复再重复，直到找到符合预期酶活性为止。

阿诺德到第三轮就找到一种比天然酶活性高256倍的突变酶。

定向进化方法为酶的改造提供一种全新策略，经过这种方法筛选到的酶突破了天然酶的诸多限制，一方面增加了稳定性和酶活性，另一方面还鉴定出许多拥有新催化活性的酶，更加拓展了酶的应用。

目前基于定向进化技术得到的酶在环境治理、生物燃料生产、生物塑料制造等方面得到广泛应用，特别重要的是这一方案非常符合绿色化学的基本要求。

第二部分：噬菌体展示——抗体制造新策略

制药是化学工业重要分支，而单克隆抗体又是一类重要药物，著名的如治疗HER2阳性乳腺癌的赫赛汀（曲妥珠单抗），刚刚颁发诺贝尔生理学与医学奖癌症免疫治疗用的伊匹单抗、纳武单抗和派姆单抗等。