本文源自美国华盛顿大学医学院（华盛顿州，美国）。
在实验室中，新型分子开关控制技术成功驯服了毒性癌症药物，并将冠状病毒诊断测试速度提升了70多倍。
在最近的一项研究中，科学家引入了一种新方法，可精准控制药物在体内的激活或失活时机。研究表明，研究人员现在能够直接调控蛋白质与伴侣分子结合的持续时间，而非仅控制结合的紧密程度。这一突破对开发更安全的药物具有广泛意义。
“控制药物的一种方式是通过剂量调节。我们通过设计可快速关闭的分子添加了第二道控制机制，即使在药物完全起效后也能即时终止其活性，”华盛顿大学医学院生物化学教授、资深作者戴维·贝克表示。
蛋白质常通过附着其他分子驱动免疫信号传导和新陈代谢等关键过程，但这种黏附特性对药物治疗可能产生隐患。例如，抗体药物一旦启动免疫系统刺激，若出现危险副作用则难以及时中止其作用。
为解决这一问题，贝克实验室团队利用计算机辅助设计创建了可特异性锁定目标分子的定制蛋白质。随后引入一种称为效应分子的独立化合物，迫使结合复合物进入应变构型，从而触发快速解离。
“在一个实验中，原本持续20分钟的分子相互作用在短短10秒内完全解离。我对这一速度提升如此显著感到震惊，不得不反复验证测量数据才敢确认结果，”华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所化学工程博士生亚当·布鲁曼表示。
研究团队将该技术应用于白细胞介素-2（IL-2），这种强效免疫蛋白虽被长期探索用于癌症治疗，却因严重毒副作用而受限。他们成功构建了IL-2的可开关版本：该分子在培养皿中能激活人体免疫细胞，而添加效应分子后可按需使其静默。
这种新型时序控制机制有望使未来癌症免疫疗法更具可调性，既可保护患者规避失控性副作用，也能支持医生实施高剂量、短时长的精准治疗方案以提升抗癌效果。
同一技术原理还被拓展至分子传感器领域。研究中将开关元件嵌入发光酶后，产生了可在数秒内切换的强信号输出。该进展被转化为快速冠状病毒传感器，其响应速度较传统基于蛋白质的SARS-CoV-2检测提升约70倍。该平台技术未来或可扩展应用于疾病标志物、环境污染物及其他化学物质的即时检测系统。
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