科学家造\"分子机器人\" 能够定点清除病毒癌细胞

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核心提示

纳米级分子机器是人类征服自然的整个宏伟蓝图中最富有想像力和创造力的部分。

为了实现建造“多结构域蛋白质分子机器”的梦想，四川大学华西临床医学院生物膜与膜蛋白实验室主任丘小庆和他领导的研究集体进行了为期10年的研究，他们以数种细菌信息素、抗体模拟无核大肠菌素等为模本，构建了数种融合蛋白(抗菌多肽和免疫毒素)。它们均特异性地攻击了选定的靶细菌或靶细胞，其杀伤效力远远高于现有抗菌素和免疫毒素，而毒副作用却远低于现有抗菌素和免疫毒素。

目前，科学家试图在分子尺寸上组装一种极其微小的装置，其在医学上应用前景广阔

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8月中旬正是巴蜀大地还未脱离溽暑和大雨反复煎熬的时节，丘小庆博士仍在他的实验室中为圆满完成“蛋白质分子机器”的构思埋头苦干。

作为四川大学华西临床医学院生物膜与膜蛋白实验室主任，他充满信心地告诉记者，需要对蛋白质进行加工和改造使之成为满足人类需要的纳米级分子机器，这是人类征服自然的整个宏伟蓝图中最富有想像力和创造力的部分。

那么“分子机器”，也有人称之为“分子机器人”，它们究竟是怎样一种机械，它们的构造如何，它们又是由哪些部件组成的呢？

解读分子机器自然界到处都有分子机器人

正确地说“分子机器人在自然界并不罕见”。比如就拿我们人类的身体来说，由于分子生物学的进展，我们发现人体是微小的精密机械的组合体。DNA(脱氧核糖核酸)上记录了遗传信息的复制和蛋白质的合成。肌肉的张弛、神经网络的信息传输等，在人类所有生命活动中，如果从分子水平上观察，就可以看到正在运行的微小精密机械。

自然界中的分子机器人令人吃惊之处在于，它们是完全自动组装而成的，只要材料和环境条件具备，就能轻而易举地自动组装成分子机器人。目前人类掌握的技术已经能够在物质的表面一个一个地移动原子，但是要利用这种技术制造分子机器人能力还有所不及。

“分子机器人”制造绝非轻而易举

制造分子机器人的最初构想要回溯到1950年。美国著名物理学家理查德·费曼(1918—1988)第一次提出，未来可以制造微小机械让其能够实施各种各样的作业。尽管费曼并没有提出分子机器人的具体概念，但是从那以后，制造分子机器人就成为人类梦寐以求的向往。不过科学技术的发展进程并非轻而易举，不管怎么说，科学家研究的对象——分子，尺寸只有1纳米，把这个尺度上的东西组装起来其难度可想而之，而且科学家组装起来的还必须是“把操作和作业作为目的，能自动运行”的机械。

要人工制造分子机器人其捷径仍然是模仿生物体中的分子机器人，但是正如前面谈到的，生物的“分子机器人是自动组装而成的”，个中机理科学家还没有完全弄清楚，研制过程中可能就会误入歧途。

最新研究进展利用DNA技术对基因进行组合

对于分子组成的机器，丘小庆教授说，只要具备足够的想像力，那么“人工多结构域蛋白质机器”的制造对任何人几乎都是唾手可得的。目前的生物技术方法不仅仅能对结构和功能进行修饰，它还能够对自然界存在的大量蛋白质进行改造。通过引入一些特定的变化来修饰一些特定的蛋白质，就可形成一个综合多种功能的蛋白质分子。目前最常用的方法是用DNA重组技术将表达不同多肽或蛋白质结构域的基因组合起来，形成一个携带所有基因功能的融合蛋白。只要在折叠形成活性结构的过程中这个融合蛋白内的各个功能结构域不相互阻碍，该蛋白就有可能表现出我们在设计时希望它具有的生物功能。

已经构建出数种融合蛋白

为了实现建造“多结构域蛋白质分子机器”的梦想，丘小庆等所做的第一个尝试是构建由两种蛋白质片段组合而成的一个融合蛋白。通过对该融合蛋白的分子结构进行控制，让这个融合蛋白产生出所期待的、能够选择性攻击某一种细胞的靶向攻

击能力。在实现了对原核细胞的攻击之后，丘小庆又开始梦想能否构建出“靶向”攻击真核细胞的有效活性物质。

经过为期10年的研究，丘小庆教授和他领导的研究集体以数种细菌信息素、抗体模拟无核大肠菌素等为模本，构建了数种融合蛋白(抗菌多肽和免疫毒素)。它们均特异性地攻击了选定的靶细菌或靶细胞，其杀伤效力远远高于现有抗菌素和免疫毒素，而毒副作用却远低于现有抗菌素和免疫毒素。它们有可能发展成为一系列新型抗菌和抗肿瘤药物。
（责任编辑：徐晶慧）