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弗朗西絲·阿諾德

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弗朗西絲·阿諾德2018年諾貝爾化學獎得主
Frances Arnold
出生 (1956-07-25) 1956年7月25日（68歲）
 美國賓夕法尼亞州匹茲堡
居住地 美國加利福尼亞州拉肯亞達─弗林楚奇
國籍 美國
母校普林斯頓大學
加利福尼亞大學柏克萊分校
加利福尼亞理工學院
獎項查爾斯·斯塔克·德雷珀獎（2011）
千禧技術獎（2016）
諾貝爾化學獎（2018）
科學生涯
研究領域化學工程
機構加利福尼亞理工學院
博士導師哈維·沃倫·布蘭奇（Harvey Warren Blanch）
著名學生克里斯托福·沃伊特（英語：Christopher Voigt）
趙惠民

弗朗西絲·漢密爾頓·阿諾德（英語：Frances Hamilton Arnold，1956年7月25日—），美國化學工程師，專精領域為化學工程、生物工程學、生物化學。阿諾德於2018年獲得諾貝爾化學獎[1]，是該獎第五位女性得主。

阿諾德獲得此項榮譽的理由是，她是將定向演化應用於酵素製作的研究先驅。由於酶是化學反應的重要催化劑，她的研究促成了該技術廣泛運用於生產生物燃料、製藥等化工、生物工程領域。[2][3]

自2021年1月起，她擔任喬·拜登總統的科技顧問委員會（英語：President's Council of Advisors on Science and Technology） (PCAST) 的外部聯席主席[4]。

早年生活和教育

阿諾德出生於美國賓州Edgewood，母親為Josephine Inman（娘家姓Routheau），父親William Howard Arnold是核物理學家。[5]阿諾德在匹茲堡的市郊長大，1974年從高中Taylor Allderdice High School畢業[6]；期間曾搭陌生人的順風車到華盛頓特區抗議越南戰爭，並透過當酒吧女侍應及計程車司機維生[7]。

促使阿諾德在十幾歲時搬出童年家庭的同樣獨立性也導致大量曠課和低成績。 儘管如此，她在標準化考試中取得了近乎完美的成績，並決心進入她父親的母校普林斯頓大學。 她申請了機械工程專業並被錄取[8]。正如她在諾貝爾獎採訪中所說，阿諾德學習工程學的動機是「機械工程是當時進入普林斯頓大學的最簡單的選擇和最簡單的方法，並且我從未離開過」[9]。

1979年，從普林斯頓大學畢業，主修機械工程學及航空太空工程學；1985年，從加利福尼亞大學柏克萊分校博士畢業，主修化學工程，期間在導師Harvey Blanch的實驗室內學習，研究親和色譜法的技巧。[10]其後，在加利福尼亞大學柏克萊分校及加利福尼亞理工學院做研究。[11] 在攻讀化學工程博士學位之前，阿諾德沒有化學背景。 在她攻讀博士學位的第一年，加州大學伯克利分校的研究生委員會要求她修讀本科化學課程[8]。

事業

在獲得博士學位後，阿諾德在柏克萊完成了生物物理化學的博士後研究[12]。 1986年，她作為訪問助理加入加州理工學院。 1986年晉升助理教授，1992年晉升副教授，1996年晉升教授。她於 2000 年被任命為化學工程、生物工程和生物化學的迪克和芭芭拉·迪金森教授，她目前的職位是 2017 年的化學工程、生物工程和生物化學的萊納斯鮑林教授[13]。2013 年，她被任命為加州理工學院唐娜和本傑明·羅森生物工程中心主任[13]。

1995 年至 2000 年，阿諾德在聖菲研究所的科學委員會任職[14]。她是聯合生物能源研究所顧問委員會的成員。阿諾德是帕卡德科學與工程獎學金顧問小組的主席。她曾在阿卜杜拉國王科技大學 (KAUST) 的總統顧問委員會任職。她曾擔任伊麗莎白女王工程獎(Queen Elizabeth Prize for Engineering)的評委，並與美國國家科學院的科學與娛樂交流中心合作，幫助好萊塢編劇準確地描繪科學主題[15]。

2000 年，阿諾德被選為美國國家工程院院士，以整合分子生物學、遺傳學和生物工程的基礎知識，造福生命科學和工業。

2019 年，她被任命為 Alphabet Inc. 董事會成員，使阿諾德成為谷歌母公司的第三位女性董事[16]。

她是40多項美國專利的共同發明人。

研究

阿諾德率先使用定向演化來創造酶（生化分子 - 通常是催化或加速化學反應的蛋白質），具有改進的和/或新的功能[17]。 定向演化策略涉及迭代輪次的隨機突變蛋白質基因和篩選具有改進功能的蛋白質，並且已經用於創建有用的生物系統，包括酶，代謝途徑，遺傳調節迴路（英語：Genetic regulatory circuit）和生物體。 在自然界中，通過自然選擇演化可以導致蛋白質（包括酶）非常適合進行生物學任務，但自然選擇只能作用於現有的序列變異（突變），並且通常在很長一段時間內發生[18] 。 阿諾德通過在蛋白質的基礎序列中引入突變來加速這一過程; 然後，她測試這些突變的影響。如果突變改善了蛋白質的功能，她可以繼續迭代過程以進一步優化它。 該策略具有廣泛的意義，因為它可用於設計用於各種應用的蛋白質[19]。 例如，她使用定向進化來設計可用於生產可再生燃料的酶和對環境危害較小的藥物化合物。[17]

2018年，阿諾德與美國科學家喬治·P·史密斯以及英國科學家格雷戈里·溫特分享了酶學方面的研究，由此共同獲得2018年諾貝爾化學獎。隨後的有關論文於2019年5月發表在《科學》雜誌上。但是這篇論文被指實驗結果不可復現。2020年1月2日，阿諾德宣布撤回該篇論文並公開致歉[20]。

根據谷歌學術搜索，截至 2021 年，阿諾德的H指數為 135[21]。

私人生活

阿諾德住在加利福尼亞州的拉肯亞達─弗林楚奇。阿諾德曾和Jay Bailey（英語：James E. Bailey）結婚，兩人育有一子James，但最後離婚，Bailey更於2001年因癌症過世。阿諾德曾於2005年被診斷患上乳癌，但接受一年半的治療後已痊癒[22]。

後阿諾德和加州理工學院天體物理學家Andrew E. Lange（英語：Andrew E. Lange）於1994年結婚，兩人育有二子William及Joseph，但最後離異；分開後，Lange在2010年自殺身亡，而兒子William則於2016年意外死亡。[23][24]

她的愛好包括旅行、水肺潛水、滑雪、騎越野車和遠足[22]。

榮譽和獎勵

阿諾德的成果得到了許多獎項的認可，包括2018年諾貝爾化學獎，2011年美國國家工程院（NAE）德雷珀獎（第一位獲得該獎項的女性）和2011年國家技術與創新獎（英語：National Medal of Technology and Innovation）。 她於2011年當選美國藝術與科學學院，並於2014年入選國家發明家名人堂。 她是第一位被選入美國三所國家科學院院士的女性 - 美國國家工程院（2000年），國家醫學院（英語：National Academy of Medicine）（以前稱為醫學研究所）（2004年）和美國國家科學院（2008年）。

出現在大眾媒體

她在電視劇《生活大爆炸》第12季第18集「獲獎者的積聚(The Laureate Accumulation)」中飾演她自己[34]。 2021 年 9 月，在 PME UChicago 成立 10 周年之際，她開玩笑地聲稱這次亮相是她一生中最大的榮譽。 她還出現在 NOVA 劇集 Beyond the Elements: Life 的簡短採訪中。 2022 年 9 月 6 日，她在 BBC 的生命科學節目中接受了吉姆·艾爾-哈利利 (Jim Al-Khalili) 的採訪[35]。

參考文獻

  1. ^ The Nobel Prize in Chemistry 2018 (PDF). [2018-10-03]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-10-03）. 
  2. ^ 諾貝爾化學獎出現第5位女性得主!英美3學者共享殊榮. 自由時報/即時新聞. 2018-10-03 [2018-10-03]. （原始內容存檔於2018-10-07）. 
  3. ^ https://www.ch.ntu.edu.tw/nobel/2018.html （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 2018年諾貝爾化學獎中文介紹
  4. ^ Arnold Named Co-Chair of President-elect Biden's Science and Technology Advisory Council. Caltech. January 15, 2021 [23 April 2021]. （原始內容存檔於2022-09-22）. 
  5. ^ 美英三學者奪諾貝爾化學獎表揚研究導向演化方式製造酵素、抗體噬菌體展示技術. 立場新聞 Standnews. 2018-10-03 [2020-10-09]. （原始內容存檔於2019-08-16）. 
  6. ^ Guarino, Ben. 'Her work is incredible': Pittsburgh native Frances Arnold shares Nobel Prize in chemistry. Pittsburgh Post-Gazette. October 3, 2018 [2018-10-04]. （原始內容存檔於2018-10-04）. 
  7. ^ Kharif, Olga. Frances Arnold's Directed Evolution. Bloomberg Businessweek. March 15, 2012 [September 1, 2012]. （原始內容存檔於2015-01-23）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Meet Frances Arnold, Teenage Rebel Turned Nobel Laureate | College of Chemistry. chemistry.berkeley.edu. [2020-10-30]. （原始內容存檔於2022-09-22）. 
  9. ^ The Nobel Prize in Chemistry 2018. NobelPrize.org. [2020-10-30]. （原始內容存檔於2022-09-21） （美國英語）. 
  10. ^ Frances H. Arnold. NAE Website. [2018-10-03]. （原始內容存檔於2019-03-27）. 
  11. ^ Interview with Frances H. Arnold — Design by Evolution :: ChemViews Magazine :: ChemistryViews. www.chemistryviews.org. [October 3, 2018]. （原始內容存檔於2019-05-19） （英語）. 
  12. ^ Interview with Frances H. Arnold – Design by Evolution. www.chemistryviews.org. [October 3, 2018]. （原始內容存檔於2019-05-19） （英語）. 
  13. ^ 13.0 13.1 Frances Arnold Wins 2018 Nobel Prize in Chemistry | Caltech. The California Institute of Technology. [2018-10-04]. （原始內容存檔於2019-02-09） （英語）. 
  14. ^ Frances Arnold Wins Nobel Prize in Chemistry. Santa Fe Institute. [2019-07-25]. （原始內容存檔於2022-09-20） （英語）. 
  15. ^ Frances Arnold's directed evolution. American Association for the Advancement of Science. [2018-10-03]. （原始內容存檔於2019-03-27） （英語）. 
  16. ^ Alphabet Adds Nobel-Prize Winning Chemist Arnold to Board. Bloomberg.com. December 9, 2019 [2019-12-09]. （原始內容存檔於2021-08-27）. 
  17. ^ 17.0 17.1 The Nobel Prize in Chemistry 2018 (PDF). The Royal Swedish Academy of Sciences. [October 3, 2018]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-10-03）. 
  18. ^ Cirino, Patrick C.; Arnold, Frances H., Directed Molecular Evolution of Proteins, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: 215–243, 2002, ISBN 978-3527304233, doi:10.1002/3527600647.ch10 
  19. ^ Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2018 (PDF). Royal Swedish Academy of Sciences. October 3, 2018 [2018-10-05]. （原始內容 (PDF)存檔於2018-10-03）. 
  20. ^ 獲獎論文失關鍵數據 美諾獎得主公開道歉
  21. ^ 由Google學術搜索索引的弗朗西絲·阿諾德出版物 編輯維基數據鏈接
  22. ^ 22.0 22.1 Hamilton, Walter. Frances Arnold: Career path of a Caltech scientist. Los Angeles Times. 2011-07-03 [2018-10-05]. ISSN 0458-3035. （原始內容存檔於2011-07-14） （美國英語）. 
  23. ^ Andrew E. Lange ’80. Princeton Alumni Weekly. [October 3, 2018]. （原始內容存檔於2019-03-27）. 
  24. ^ Andrew Lange, Scholar of the Cosmos, Dies at 52. NYT. [October 3, 2018]. （原始內容存檔於2019-05-19）. 
  25. ^ Frances Arnold. Royal Society. [19 September 2020]. （原始內容存檔於2020-06-06）. 
  26. ^ Crown Prince and Princess attend DTU's Commemoration Day 2019. www.dtu.dk. [2019-08-05]. （原始內容存檔於2021-08-29） （英語）. 
  27. ^ 50 engineering leaders become Fellows of the Royal Academy of Engineering. [September 21, 2018]. （原始內容存檔於2019-05-20）. 
  28. ^ Pioneer of "Directed Evolution" Wins Lifetime Achievement Award | Caltech. The California Institute of Technology. [August 31, 2017]. （原始內容存檔於2019-02-24） （英語）. 
  29. ^ Frances Arnold (Doctor of Science). Dartmouth College. June 11, 2017 [June 11, 2017]. （原始內容存檔於2019-03-27）. 
  30. ^ 30.0 30.1 30.2 30.3 30.4 30.5 30.6 Frances H. Arnold: The Division of Biology and Biological Engineering. www.bbe.caltech.edu. [2018-10-04]. （原始內容存檔於2019-03-27） （英語）. 
  31. ^ Evolutionary engineer Francis Arnold wins €1m tech prize. May 25, 2016 [May 25, 2016]. （原始內容存檔於2019-03-27）. 
  32. ^ PRESS RELEASE: President Obama Honors Nation’s Top Scientists and Innovators. whitehouse.gov. December 21, 2012 [May 25, 2016]. （原始內容存檔於2017-01-19）. 
  33. ^ Recipients of the Charles Stark Draper Prize for Engineering. nae.edu. National Academy of Engineering. [3 October 2018]. （原始內容存檔於2018-10-03）. 
  34. ^ The Laureate Accumulation, [2020-02-07], （原始內容存檔於2022-11-19） 
  35. ^ BBC Radio 4 - The Life Scientific, Frances Arnold: From taxi driver to Nobel Prize. [6 September 2022]. （原始內容存檔於2023-04-06）. 

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