PNAS：纳米人工抗体！

第一作者：闫桂华、汪坤、邵珠学、罗磊

通讯作者：曹傲能、王海芳

第一单位：上海大学

纳米材料被公认会给生物医学等众多领域带来革命性变化。经过几十年努力，目前科学家已经可以很好地控制纳米粒子的大小和形貌特征等。但和同在纳米尺度范围的天然蛋白质相比，纳米粒子的结构和功能仍然显得太简单。所以用人造纳米粒子来模拟天然蛋白质一直是科学家们梦寐以求的目标。

天然蛋白质的神奇之处在于，新生的蛋白质多肽链在折叠成特定构象前是没有功能的，只有多肽链上的不同氨基酸占据三维空间中特定的位置，才能协同作用，产生丰富多彩的各种生物功能。

图1.通常的纳米粒子表面功能化方法无法控制功能基团的构象

目前要赋予纳米粒子等人工材料类似蛋白质的高级生物功能，还只能通过在其表面连接已有功能的多肽或蛋白质来实现；而通过构象控制使没有功能的不同基团处在正确位置而协同产生新功能似乎是一项不可能完成的任务。比如，若把一段柔性的多肽链连接到纳米粒子表面，则多肽链将在其无数可能的构象中不断变换，而无法稳定在某一特定构象。

有鉴于此，上海大学纳米化学与生物学研究所曹傲能教授和王海芳教授团队首次在纳米粒子表面通过精确控制柔性基团构象实现了类蛋白质功能，研制出纳米人工抗体。

图2.构象控制原理图：把多肽两端都固定在纳米粒子表面，然后通过密度控制多肽跨度，跨度控制构象.

曹傲能教授团队经过多年摸索，发展了一种看似比较简单的办法，巧妙地完成了这项似乎是不可能完成的任务。他们仅仅选取了天然蛋白质抗体中一小段柔性的多肽，把这段单独没有特定构象、不具有活性的多肽“嫁接”到金纳米粒子上。

与常规方法不同的是，他们将多肽的两端都连接到纳米粒子表面上，然后通过控制两端的距离来调整多肽构象，从而赋予了纳米粒子和天然抗体一样的识别抗原的功能。

图3.纳米人工抗体与抗原结合示意图(左),右为天然抗体与抗原结合图.

研究人员已经用此方法创造了两种识别不同抗原的人工抗体，显示了这一方法的通用性，预示着更多的人工抗体可望用此方法创造出来。这种人工抗体不仅和抗原结合更强，而且克服了天然蛋白质抗体不稳定的缺点，经过100℃煮沸后，仍然能够与抗原结合。

总之，这种纳米人工抗体具有在生物医学领域替代天然抗体的广阔应用前景！

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