絕對控制生物體中分子的活性。決定藥物何時，何地以及如何被激活。這些是預(yù)期用所謂的光可切換分子達(dá)到的一些目標(biāo)，這些分子是在某些光波存在下改變其性質(zhì)的化合物。今天，由于加泰羅尼亞生物工程研究所(IBEC)與巴塞羅那自治大學(xué)(UAB)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究結(jié)果，科學(xué)界離實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)又近了一步。

利用脈沖紅外光激光器，科學(xué)家首次設(shè)法激活位于神經(jīng)組織內(nèi)的分子，效率幾乎達(dá)到100%。“這是一項(xiàng)為大量應(yīng)用打開大門的開發(fā)項(xiàng)目。從僅在我們身體的某個點(diǎn)發(fā)揮作用并因此在其他區(qū)域沒有不必要的副作用的藥物，到任何蛋白質(zhì)的空間和時間控制，我們想要在有機(jī)體的背景下研究它們， ICREA研究教授，IBEC納米探針和納米開關(guān)組負(fù)責(zé)人Pau Gorostiza說。該研究最近發(fā)表在Nature Communications雜志上。

高精度光敏開關(guān)

研究人員使用的光可切割分子是偶氮苯的一種新變體，偶氮苯是一種化合物，在黑暗中具有扁平形狀，但在暴露于光線時會彎曲。光學(xué)藥理學(xué)試圖利用這種獨(dú)特的性質(zhì)來控制藥物的活性：將一種與偶氮苯結(jié)合的非活性藥物引入體內(nèi)。藥物的設(shè)計(jì)僅允許在偶氮苯彎曲時進(jìn)行操作。通過這種方式，盡管藥物分布在整個身體中，它只會在刺激偶氮苯的光被照射的點(diǎn)處起作用，從而避免在存在偶氮苯的區(qū)域中與藥物作用相關(guān)的副作用，因?yàn)樗鼪]有必要。

直到最近，基于光可切換分子的技術(shù)使用紫光或藍(lán)光(單光子刺激)的連續(xù)波激光來激活這些化合物，這種方法不允許聚焦刺激。'我們希望分子在特定點(diǎn)激活，而不是沿著我們照射的整個光束激活。我們看到使用脈沖紅外光的雙光子躍遷允許實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，但效率非常低，應(yīng)用受到限制。我們現(xiàn)在開發(fā)的分子以100%的效率實(shí)現(xiàn)了這種效果。UAB化學(xué)系的研究人員Jordi Hernando和RamonAlibés評論說，這是一種非常強(qiáng)大而精確的操縱神經(jīng)元活動的技術(shù)，他與JosepMaLluch和FélixBusqué一起監(jiān)督了這項(xiàng)工作的一部分。

研究人員已經(jīng)證明了該技術(shù)對小鼠神經(jīng)元和動物模型的有效性，用于研究神經(jīng)元電路，秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans worm)。盡管神經(jīng)元組織中的細(xì)胞非常接近，但我們設(shè)法選擇了那些我們想要激活光可切換分子的細(xì)胞?！?

MariaG?ppert-Mayer預(yù)測，通過雙光子吸收進(jìn)行刺激，并使用2018年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者Donna Strickland和GérardMourou開發(fā)的脈沖激光進(jìn)行了演示，代表了神經(jīng)元活動可視化和操縱的革命。

這一發(fā)展的成果具有巨大的潛力，因?yàn)樗鼈兇蜷_了分子領(lǐng)域新研究領(lǐng)域的大門。利用所描述的技術(shù)，科學(xué)家將對他們希望研究的任何光可切換分子擁有前所未有的時空控制。