日内瓦大学（UNIGE）的科学家们已经开发出一种工具，该工具利用光来精确控制药物在何时何地起作用，确保药物能在需要的地方发挥作用。
为了使医学治疗有效并使副作用最小化，药物必须在正确的地点和时间起作用 —— 这是一个仍然难以实现的挑战。现在，UNIGE的一个生物学家和化学家团队创造了一个系统，可以用持续几秒钟的短暂光脉冲激活分子。在一种对细胞分裂至关重要的蛋白质上进行了测试，这种方法可以应用于其他分子，在研究和医学上都有很好的应用前景。它甚至可以改善现有的治疗方法，比如皮肤癌的治疗方法。这些发现最近发表在《自然通讯》杂志上。
系统性药物效应的挑战
当药物进入体内时，它不仅会影响预期的器官，还会全身扩散，影响整个身体。这种精确性的缺乏可能导致两大风险：药物可能无法有效达到目标，降低其预期益处，或者可能导致严重的副作用。仅在瑞士，每年就有数千人遭受与药物有关的严重副作用。
科学家们现在已经开发出一种系统，使他们能够利用光来控制生物体中分子的活性，从而提供了一种只在需要的地方激活药物的方法。
光控技术的突破
这个想法很简单：精确地在药物的预定位置激活药物。然而，将这一概念变为现实是非常复杂的。如果成功，这种方法可以让科学家激活或灭活身体特定区域的蛋白质，从而更好地了解它们的功能并改进靶向治疗。
“一切都始于这个方法论问题，”UNIGE医学院细胞生理学和代谢系教授Monica Gotta回忆道，她与UNIGE科学院有机化学系教授Nicolas Winssinger共同发起并协调了这项研究。“我们正在寻找一种方法，在我们想要的时间和地点抑制参与细胞分裂的蛋白质Plk1蛋白，以更好地了解其在生物体发育中的作用。”
打破生物锁
通过结合他们在化学和生物学方面的专业知识，科学家们能够修改Plk1抑制剂分子，使其能够被光脉冲激活。“经过一个复杂的过程，我们能够用香豆素衍生物阻断我们抑制剂的活性部位，香豆素衍生物是一种天然存在于某些植物中的化合物。这种香豆素可以用一个简单的光脉冲去除，”Victoria von Glasenapp普解释说，她是医学院的Gotta教授和理学院的Winssinger教授实验室的博士后研究员，也是这项研究的第一作者。
挑战仍然是找到一种方法将抑制剂固定在人体需要其作用的确切点上。“因此，我们修改了抑制剂，通过添加仅通过光释放的分子锚，使其被困在目标细胞中，”Nicolas Winssinger解释说。“这使我们能够用相同的光脉冲激活和锚定抑制剂，从而使Plk1失活，并在所需的精确位置停止细胞分裂。”
无数可能的应用
UNIGE科学家开发的系统使得利用光在空间和时间上控制活生物体中分子的活动成为可能。它可以适应许多分子，只在需要的地方激活药物。在未来，一个简单的激光就可以在需要的地方激活治疗，同时不影响周围的健康组织，从而限制不良的副作用。Monica Gotta总结道：“我们希望我们的工具将被广泛使用，从而更好地了解生物体的功能，并从长远来看，开发针对特定位置的治疗方法。”
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