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生物正交化學(xué)—點(diǎn)擊化學(xué)四嗪（tetrazine）和反式環(huán)辛烯（TCO）的試驗(yàn)策略

發(fā)布時(shí)間：2021-04-15 作者：axc 分享到：

生物正交化學(xué)反應(yīng)是什么？

生物正交化學(xué)反應(yīng)是指那些能夠在活體細(xì)胞或組織中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)這些反應(yīng)不會(huì)干擾生物自身的生化反應(yīng)。這類反應(yīng)的出現(xiàn)為科學(xué)家們對(duì)生命進(jìn)程的研究帶來(lái)了革命性的技術(shù)，是化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的重要前沿。

這類反應(yīng)具有高度特異性和無(wú)生物毒性的特點(diǎn)，它們不會(huì)與生物體內(nèi)的天然化學(xué)過(guò)程相互干擾。生物正交反應(yīng)的條件非常溫和，包括水相、中性、常溫、常壓等，這是反應(yīng)能在生物體系中進(jìn)行的基本前提。

目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種用于活細(xì)胞中的生物正交反應(yīng)，這些反應(yīng)在活細(xì)胞成像、生物組學(xué)分析、疾病診斷、藥物開(kāi)發(fā)等研究中發(fā)揮了重要作用。

生物正交化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)有哪些？

生物正交化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

1.高度特異性：生物正交化學(xué)反應(yīng)在生物體系中進(jìn)行，必須與天然的生物化學(xué)過(guò)程互不干擾，即高度特異性和無(wú)毒性。

2.高選擇性：生物正交反應(yīng)需要滿足快速、高效和特異性的要求，包括精準(zhǔn)性、選擇性、快速性、特異性等。

3.溫和的反應(yīng)條件：生物正交反應(yīng)的條件較為苛刻，水相、中性、常溫、常壓等溫和的反應(yīng)條件是反應(yīng)能在生物體系中進(jìn)行的基本前提。

4.靈活性：生物正交反應(yīng)可以在不同的生物體內(nèi)發(fā)生，包括細(xì)胞、組織和整個(gè)生物體，使得這些反應(yīng)能夠廣泛應(yīng)用于生命體的各種環(huán)境下。

5.應(yīng)用廣泛：生物正交反應(yīng)可用于標(biāo)記、示蹤、富集或修飾改造等目標(biāo)生物分子，在化學(xué)生物學(xué)、藥物開(kāi)發(fā)、疾病診斷等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

6.實(shí)時(shí)觀察：通過(guò)引入熒光標(biāo)記的反應(yīng)底物，可以實(shí)時(shí)觀察生物體內(nèi)特定分子的動(dòng)態(tài)變化，這種方法可以用于研究細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、蛋白質(zhì)合成和降解等生化過(guò)程。

總的來(lái)說(shuō)，生物正交化學(xué)反應(yīng)具有高度特異性、高選擇性、溫和的反應(yīng)條件、靈活性、應(yīng)用廣泛和實(shí)時(shí)觀察等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得生物正交化學(xué)反應(yīng)在生命科學(xué)研究中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

介紹一種生物正交化學(xué)—點(diǎn)擊化學(xué)四嗪（tetrazine）和反式環(huán)辛烯（TCO）的試驗(yàn)策略

生物正交化學(xué)是一類可以在生物體中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，具有簡(jiǎn)單、且不會(huì)破壞生化過(guò)程。而點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)只發(fā)生在合成分子之間，具有快速、不可逆的特點(diǎn)，因此被廣泛用于生物正交化學(xué)。例如，早有研究利用點(diǎn)擊反應(yīng)將熒光探針標(biāo)記到生物大分子上；也有基于生物正交化學(xué)制造抗體-**共軛物等靶向藥劑，這些新型生物制劑的出現(xiàn)都旨在發(fā)展疾病診斷和技術(shù)，因此Shasqi正在主導(dǎo)的這項(xiàng)工作在生物正交化學(xué)領(lǐng)域具有意義。

點(diǎn)擊化學(xué)四嗪（tetrazine）和反式環(huán)辛烯（TCO）的抗**策略試驗(yàn)

科研人員利用了四嗪（tetrazine）和反式環(huán)辛烯（TCO）之間的狄爾斯-阿爾德（Diels-Alder）環(huán)加成作用——這是一種由奧爾巴尼大學(xué)的Maksim Royzen發(fā)展出來(lái)的點(diǎn)擊反應(yīng)，被認(rèn)為是快的點(diǎn)擊反應(yīng)之一，一方面，研究人員通過(guò)改性生物聚合物透明質(zhì)酸鈉以吸收四嗪基團(tuán)；另一方面，**阿霉素（DOX）則與TCO單元連接。阿霉素雖然是一種廣譜的**，但其也能造成嚴(yán)重的毒副作用。然而，Royzen和Shasqi在近來(lái)的動(dòng)物試驗(yàn)中則發(fā)現(xiàn)DOX-TCO的毒性大約比原型**DOX低80倍左右

點(diǎn)擊化學(xué)四嗪（tetrazine）和反式環(huán)辛烯（TCO）的抗**策略試驗(yàn)

生物正交化學(xué)的機(jī)理主要包括以下幾個(gè)方面：

1.生物正交反應(yīng)的特異性：

生物正交反應(yīng)在活體細(xì)胞或組織中進(jìn)行，需要與天然的生物化學(xué)過(guò)程互不干擾，因此反應(yīng)的特異性至關(guān)重要。通過(guò)設(shè)計(jì)和創(chuàng)造新的生物體內(nèi)酶、底物和反應(yīng)條件，可以實(shí)現(xiàn)高度特異的生物正交反應(yīng)。

2.化學(xué)功能基團(tuán)修飾：

生物正交反應(yīng)中，通常會(huì)利用化學(xué)功能基團(tuán)修飾糖分子、蛋白質(zhì)或其他生物分子，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的標(biāo)記、追蹤或改造。這些化學(xué)功能基團(tuán)可以在活體細(xì)胞環(huán)境中與特定的分子結(jié)合，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制。

3.生物正交反應(yīng)的選擇性：

在生物體內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，需要避免對(duì)其他生物分子的干擾，因此生物正交反應(yīng)需要具有高度的選擇性。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)拿�、底物和反�?yīng)條件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定分子的精確控制。

4.生物正交反應(yīng)的溫和條件：

生物正交反應(yīng)通常在溫和的條件下進(jìn)行，如水相、中性pH、常溫、常壓等。這些條件可以確保反應(yīng)在活體細(xì)胞或組織中順利進(jìn)行，同時(shí)避免對(duì)細(xì)胞或組織的損傷。

5.熒光標(biāo)記和示蹤技術(shù)：

熒光標(biāo)記和示蹤技術(shù)是生物正交反應(yīng)中常用的技術(shù)，通過(guò)引入熒光標(biāo)記的反應(yīng)底物，可以實(shí)時(shí)觀察生物體內(nèi)特定分子的動(dòng)態(tài)變化。這種技術(shù)可以用于研究細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、蛋白質(zhì)合成和降解等生化過(guò)程。

總的來(lái)說(shuō)，生物正交化學(xué)的機(jī)理是通過(guò)設(shè)計(jì)和創(chuàng)造特定的酶、底物和反應(yīng)條件，實(shí)現(xiàn)在活體細(xì)胞或組織中高度特異、選擇性、溫和條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)可以用于標(biāo)記、示蹤、富集或修飾改造等目標(biāo)生物分子，在化學(xué)生物學(xué)、藥物開(kāi)發(fā)、疾病診斷等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

生物正交反應(yīng)