科学家现在可利用光来精确控制药物在何时何地开始起作用

一个简单的光脉冲就能控制特定位置的分子活性，而不会影响周围的细胞，从而限制了不必要的副作用。 图片来源：Gotta 实验室--日内瓦大学

现在，联合国大学的一个由生物学家和化学家组成的团队创建了一个系统，只需几秒钟的短暂光脉冲就能激活分子。 通过对细胞分裂所必需的一种蛋白质进行测试，这种方法可以应用于其他分子，在研究和医学领域都有广阔的应用前景。 它甚至可以改善现有的治疗方法，如皮肤癌的治疗方法。 这些发现最近发表在Nature Communications. 上。

药物进入人体后，不仅会影响目标器官，还会扩散到全身，影响整个身体。 这种缺乏精确性的情况可能会导致两大风险：药物可能无法有效到达目标部位，从而降低其预期疗效，或者可能导致严重的副作用。 仅在瑞士，每年就有数千人遭受与药物相关的严重副作用。

想法很简单：在预定位置精确激活药物。 然而，将这一理念变为现实却非常复杂。 如果成功，科学家们就能通过这种方法激活或停用体内特定区域的蛋白质，从而更好地了解它们的功能，改进靶向治疗。

"一切都源于这个方法学问题，"联合国大学教育学院医学院细胞生理学和新陈代谢系教授莫妮卡-戈塔回忆说，她与联合国大学教育学院理学院有机化学系教授尼古拉-温辛格共同发起并协调了这项研究。"我们正在寻找一种方法，在我们想要的时间和地点抑制一种参与细胞分裂的蛋白质--Plk1 蛋白，以便更好地了解它在生物体发育过程中的功能。"

"通过结合化学和生物学的专业知识，科学家们改造了 Plk1 抑制剂分子，使其能被光脉冲激活。经过一个复杂的过程，我们用香豆素衍生物（一种天然存在于某些植物中的化合物）阻断了抑制剂的活性位点。 "第一作者，医学系戈塔教授和理学院温辛格教授实验室的博士后研究员维多利亚-冯-格拉森纳普（Victoria von Glasenapp）介绍说。

"我们面临的挑战仍然是找到一种方法，将抑制剂固定在体内所需起作用的确切位置。"尼古拉斯-温辛格解释说："因此，我们对抑制剂进行了改良，通过添加仅在光照下释放的分子锚，使其被困在目标细胞中。"这使我们能够用同一个光脉冲激活和锚定抑制剂，从而使 Plk1 失活，并在精确的预期位置停止细胞分裂。"

科学家开发的这一系统可以利用光在空间和时间上控制生物体内分子的活性。 它可以适用于多种分子，只在需要的地方激活药物。 因此，在未来，一个简单的激光器就能准确地在需要的地方激活治疗，同时保护周围的健康组织，从而限制不良的副作用。莫妮卡-戈塔总结说："我们希望我们的工具能够得到广泛应用，从而让人们更好地了解生物体的功能，并在长期内开发出针对特定部位的治疗方法。"

编译自/ScitechDaily