它能为我们带来新药：2016诺贝尔化学奖前景展望

惜姌

10月5日下午，2016诺贝尔化学奖揭晓——法国斯特拉斯堡大学的Jean-Pierre Sauvage教授，西北大学的James Fraser Stoddart爵士以及荷兰格罗宁根大学的Bernard L.Feringa教授因为成功设计和制造了“分子机器”而折桂。

6日，行业知名媒体网站《STAT News》刊出了一篇深度解读，认为分子机器有望给我们带来新药。

要弄明白它为啥有这样的潜力，还要从分子机器本身说起。1991年，Stoddart爵士成功合成出了一种叫做轮烷（rotaxane）的分子。这种分子是环状的，中间有另一根分子穿过，充当“轮轴”，这和汽车的轮胎很像。这种能自由前进与后退的分子，也就成了史上首个“分子小车”的基础。

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轮烷的结构示意图（图片来源：维基百科）

接下来，Stoddart爵士与团队解决了一个关键的问题——合成。他发现，利用传统的有机合成方法，就能制造出这样的分子小车。这个发现极大地拓展了分子小车的应用前景。尽管合成过程依旧复杂，但至少人们有了一种直接制造它的手段。“要合成这些东西真的非常难，“美国化学会主席Donna Nelson教授评论说：“但他们做到了，这些结果堪称梦幻。”

这些梦幻的结果打开了一扇新大门。科学家们终于能够像玩乐高积木那样，把不同的分子机器拼成更复杂的结构。有些科学家就想到，这样的技术能够打造“药物快递”服务。他们的想法是在的分子小车上放上一个能探测特殊信号的“感受器”。一旦感受器发现目标，就会打开小车后的“小箱子”，释放出里头的药物。这样一来，这些药物就能精准地投送到病人体内的特定位置，产生治疗效果。

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分子机器让定点药物递送成为可能（图片来源：Nature）

目前，这一想法正在逐渐成为现实。自1999年起，今年诺贝尔化学奖的另一名得主Feringa教授和他的团队开发了一种对光敏感的“分子开关”。在光的刺激下，分子间的一根化学键会断裂，改变分子的状态。利用“光控分子开关”，科学家们能研发出全新的抗癌药物。

举例来说，欧洲的一个团队对癌症治疗药物考布他汀A-4（combretastatinA-4）进行了改造，把这个药物分成了两小块。只有在光的作用下，这两部分才能形成具有药物活性的结构。这项发表在去年《自然》杂志上的论文表明，我们能够用按照人的意愿抑制微管形成，从而对细胞分裂和细胞死亡进行控制。

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短短一分钟，光就能把分子变为药物（图片来源：Organic&Biomolecular Chemistry）

在论文中，这些科学家认为装有“分子开关”的药物“是一类全新的精准化疗方法。这些药物的毒性在时间与空间上都会得到约束，因此非常有潜力”。目前，人们正在小鼠模型中进一步检验这个想法。

“就像在1830年代问世的电动马达彻底改变了这个世界一样，这些分子机器也同样有着改变世界的潜力”，诺贝尔奖评语对分子机器赞誉有加。当电动马达刚问世时，它们还只能带动简单的机械，没有人能想象到，它将为世界带来多大的改变。如今，分子机器也有着同样的潜力。“想象一下，有朝一日，医生在你的体内注入一种微型机器人，它能寻找癌细胞，或者递送一种特定的药物吧，”Feringa教授说道：“它的潜力是无穷的。”