从镜像生物学到增强的治疗蛋白质

几乎所有生物分子都存在两种不同的空间结构，它们彼此相关，如图像和镜像。这些分子称为对映体。就像一个人的右手和左手一样，它们不能相互叠加。根据分子旋转通过偏振光的方向，它们被称为D-对映体(右侧)或L-对映体(左侧)。虽然在自然界中发现的几乎所有蛋白质都是由L-氨基酸组成，但DNA和RNA是由D-分子构建的。

来自海德堡德国癌症研究中心(DKFZ)的科学家正致力于以镜像形式合成生物分子。未来，他们打算构建不仅仅是单一的分子：“我们的长期目标是以镜像形式创建简单的人工生物系统，与自然界中的那些相对应，但不与环境相互作用，”项目负责人Jörg说。Hoheisel。

在他们目前的工作中，由Hoheisel领导的科学家已经能够从D-氨基酸生成DNA连接酶的镜像版本。连接酶将DNA片段连接在一起。镜像连接酶可以从同样的镜像DNA片段组成完整的镜像基因。更多的DNA复制DNA并将其转录成RNA也已经可以获得。“这就是我们现在所做的，”Hoheisel报道。“接下来，我们需要一个能够完成细胞内核糖体功能的镜像结构。”

核糖体是细胞中的大分子复合物，其负责将RNA链翻译成氨基酸链，从而产生蛋白质。“一旦我们生成了镜像核糖体，我们就会编制一个简单的系统，使我们能够很容易地生产任何类型的蛋白质，”Hoheisel说。“人工系统将独立于自然界，但在所有生物物理和化学特征方面都是相同的，并最终可能导致细胞的原型，镜像复制。”

虽然这仍然是更遥远的未来的愿景，但基础方法可能已经在不久的将来用于治疗目的，例如合成镜像抗体。今天，这些治疗性免疫蛋白是合成产生的并且用作治疗许多疾病(包括癌症)的药物。然而，患者的免疫系统可能产生针对治疗性抗体的身体抗体。“对于身体来说，他们最终是外国入侵者，必须像病原体一样进行战斗，”Hoheisel解释说。“由镜像D-氨基酸代替天然L-氨基酸组成的抗体药物可能不会引起任何免疫反应，因为免疫系统不识别D-分子。”

此外，镜像抗体可以在较长时间内具有治疗活性，因为它们在体内生物学上会非常缓慢地分解。它们也可以方便地作为药丸服用，因为体内的消化酶不会影响它们。在联邦教育与研究部(BMBF)的支持下，Hoheisel在国际合作中追求这些目标。

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