日內瓦大學（UNIGE）的科學家們開發出一種工具，利用光來精確控制藥物在何時何地開始發揮作用，確保藥物在需要的地方準確地發揮作用。要使藥物治療有效並將副作用降到最低，它們必須在正確的時間和地點發揮作用–這仍然是一項難以實現的挑戰。

一個簡單的光脈衝就能控制特定位置的分子活性，而不會影響周圍的細胞，從而限制了不必要的副作用。 圖片來源：Gotta 實驗室–日內瓦大學

現在，聯合國大學的一個由生物學家和化學家組成的團隊創建了一個系統，只需幾秒鐘的短暫光脈衝就能激活分子。 透過對細胞分裂所必需的一種蛋白質進行測試，這種方法可以應用於其他分子，在研究和醫學領域都有廣泛的應用前景。 它甚至可以改善現有的治療方法，如皮膚癌的治療方法。 這些發現最近發表在Nature Communications. 上。

藥物進入人體後，不僅會影響目標器官，也會擴散到全身，影響整個身體。 這種缺乏精確性的情況可能會導致兩大風險：藥物可能無法有效到達目標部位，進而降低其預期療效，或可能導致嚴重的副作用。 光是在瑞士，每年就有數千人遭受與藥物相關的嚴重副作用。

想法很簡單：在預定位置精確啟動藥物。 然而，將這理念變為現實卻非常複雜。 如果成功，科學家就能透過這種方法活化或停用體內特定區域的蛋白質，從而更了解它們的功能，並改善標靶治療。

「一切都源自於這個方法學問題，」聯合國大學教育學院醫學院細胞生理學和新陳代謝系教授莫妮卡-戈塔回憶說，她與聯合國大學教育學院理學院有機化學系教授尼古拉-溫辛格共同發起並協調了這項研究。 “我們正在尋找一種方法，在我們想要的時間和地點抑制一種參與細胞分裂的蛋白質–Plk1 蛋白，以便更好地了解它在生物體發育過程中的功能。”

“透過結合化學和生物學的專業知識，科學家們改造了Plk1 抑制劑分子，使其能被光脈衝激活。經過一個複雜的過程，我們用香豆素衍生物（一種天然存在於某些植物中的化合物）阻斷了抑製劑的活性位點。”第一作者，醫學系戈塔教授兼理學院辛格教授實驗室的博士後研究員維多利亞-馮-格拉森納普（Victorappia）介紹維多利亞-馮-格拉森納普（Victorappia）說。

“我們面臨的挑戰仍然是找到一種方法，將抑製劑固定在體內所需起作用的確切位置。”尼古拉斯-溫辛格解釋說：”因此，我們對抑製劑進行了改良，通過添加僅在光照下釋放的分子錨，使其被困在目標細胞中。”這使我們能夠用同一個光脈衝激活和錨定抑製劑，從而停止使Plk1 失活，並停止在精確的預期位置細胞分裂。 “

科學家開發的這個系統可以利用光在空間和時間上控制生物體內分子的活性。 它可以適用於多種分子，只在需要的地方激活藥物。 因此，在未來，一個簡單的雷射器就能準確地在需要的地方激活治療，同時保護周圍的健康組織，從而限制不良的副作用。莫妮卡-戈塔總結說：”我們希望我們的工具能夠得到廣泛應用，從而讓人們更好地了解生物體的功能，並在長期內開發出針對特定部位的治療方法。”

編譯自/ ScitechDaily