德累斯顿国家肿瘤疾病中心（NCT/UCC）的研究人员，包括奥利弗·布鲁恩斯（Oliver Bruns）和贝尔纳多·阿鲁斯（Bernardo Arús）博士，参与了一项国际研究，首次开发出用于近红外（NIR）和短波红外成像（SWIR）的新型蛋白质。该研究与一个国际团队合作进行，其中包括2024年因其在计算蛋白质设计方面的工作而获得诺贝尔化学奖的大卫·贝克（David Baker）。这项由多位共同第一作者完成的研究，最近发表在《美国化学学会杂志》上。
荧光蛋白质是可视化活细胞中生物过程的重要工具。近红外和短波红外范围的信号特别有前景，因为这些波长比可见光能更深入地穿透组织并产生更少的干扰背景信号。
布鲁恩斯的研究正是聚焦于此。他是德累斯顿国家肿瘤疾病中心（NCT/UCC）外科肿瘤学功能成像部门的负责人，该中心是德国癌症研究中心（DKFZ）、德累斯顿大学医院、德累斯顿工业大学医学院和赫尔姆霍兹德累斯顿-罗森多夫中心（HZDR）的联合机构。2024年，布鲁恩斯因其在创新SWIR成像技术方面的工作而获得赫尔姆霍兹高影响力奖。最新研究表明，这些长波光信号也可以使用完全重新设计的蛋白质生成。
阿鲁斯是布鲁恩斯研究小组的研究助理，他解释了这项研究的重要性："得益于计算蛋白质设计和定制染料，我们首次能够开发出在近红外和短波红外范围内具有荧光特性的蛋白质。这代表了从头蛋白质设计领域的一个重大突破，因为这些特性迄今为止在自然界中尚未被观察到。"
两种新开发的蛋白质中，一种在远红光谱中发出特别强的光。第二种的荧光则延伸到短波红外（SWIR）范围。在细胞培养和动物实验中，这种方法被用于高灵敏度地可视化生物结构。
布鲁恩斯表示："这些新开发的蛋白质扩展了活体成像的工具箱，未来可以帮助我们研究更深层组织中的疾病机制、生物过程或治疗效果。同时，该研究突显了现代基于人工智能的设计方法在专门开发新生物功能方面的潜力。"
在短波红外（SWIR）范围内的新型医学成像技术研究中，布鲁恩斯将短波红外光与特殊荧光染料和最先进的相机技术相结合。这使研究人员能够克服迄今为止光学成像的最大挑战：穿透人体组织。目标是在手术仍在进行时，能够检测肿瘤边缘和淋巴结中的单个癌细胞。当与特殊荧光染料结合使用时，SWIR技术可用于专门可视化某些组织和结构，如肿瘤或血管。
出版详情：
刘玉来等人，《近红外荧光激活蛋白质的从头设计》，《美国化学学会杂志》（2026年）。DOI: 10.1021/jacs.5c19594
提供方：
德累斯顿国家肿瘤疾病中心（NCT/UCC）Dresden
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