且看化学家如何迎战【囊性纤维化】

2023-10-20 14:29:48, HORIBA HORIBA科学仪器事业部

有些疾病甚是无情，因为它从人出生的第一秒，就埋下了一颗不定时炸弹。

囊性纤维化就是这样一种疾病，它是一种常染色体隐性遗传病，会对人的肺、消化系统和身体其他器官造成严重的损伤，全世界有70多万人患有这种疾病。

常染色隐性遗传，意味着即使父母均不表现出疾病症状，子女依然有概率患病。据不完全统计，超过一千万美国人不知道他们携带囊性纤维化基因，这意味着如果这一千万人中的任意两个组成家庭，都有可能诞生出患病的孩子。

这样的孩子可以度过健康的童年，但却会在生命步入最美好的青年时期时，骤然崩塌。

逐渐衰弱的人体

囊性纤维化一旦发病，就可能会影响到粘液、汗液和消化液的分泌。正常人的分泌物是薄而滑的，而囊性纤维化患者的分泌物则变得粘稠和厚重，这些分泌物不但不能作为润滑剂，反而会堵塞导管和通道，引发持续咳嗽、频繁的肺部感染，肺炎或支气管炎，喘息或呼吸短促，还会造成生长不良，体重增加以及男性不育。

人体将逐渐衰弱。

氯离子跨膜转运失调的危害

离子转运是大多数生物过程的核心，当离子转运出错时，也就是当这些转运离子并调节细胞内离子浓度的膜蛋白出错时，这就成了一个大问题。囊性纤维化就是一种离子转运出现问题的疾病。具体说就是囊性纤维化跨膜传导调节基（CFTR）发生突变，导致 CFTR 蛋白功能失调。当这种蛋白质不能正常工作时，它就无法帮助将氯离子（盐的一种成分）转运到细胞表面。而如果没有氯来吸附细胞表面的水，各种器官的粘液就会变得粘稠。

开发新的输送系统

人类的细胞膜上存在氯化物通道蛋白，可以调节氯化物的运输，而在囊性纤维化的情况下，这些通道基本上是关闭或紊乱的。因而囊性纤维化的根源是氯离子的转运失调。那么，如果能有一种小分子可以绕过有问题的蛋白质，并能以受控的方式在正确的细胞类型和正确位置运输氯化物，难题就能迎刃而解。

实质上，这是让一个小分子做蛋白质应该做但没有做的事情。

Matthew Langton，牛津大学化学系的副教授和英国皇家学会研究员，他和他的团队正试图开发出能绕过这些有问题的细胞膜蛋白的输送系统，以正确协调细胞转运系统。

化学家的奋力一搏

超分子化学是化学领域中研究分子间相互作用的学科，其中非共价相互作用的研究对于理解诸多生物过程至关重要。研究人员可以在人工系统中利用控制分子间相互作用因素来设计新的自组装系统、响应性分子设备和纳米尺度结构，并将其应用于包含囊性纤维化在内的疾病治疗。

Matthew Langton

牛津大学化学系副教授，研究合成超分子化学、生物化学和纳米技术。

Matthew Langton 研究的目标是希望设计和制造出可在细胞膜中运作的响应性超分子系统，这种系统可以通过化学物质、光线、pH值等外部刺激实现“远程控制”。

他是如何实现的？在生物体这一精密的系统中，研究团队使用什么技术进行表征？点击下方海报，扫码阅读全文，看 Langton 教授如何控制“跨膜运输”。

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