國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）發(fā)表了一篇來(lái)自北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院陳鵬教授和王初教授合作團(tuán)隊(duì)的研究長(zhǎng)文，報(bào)道了他們?cè)诨铙w蛋白質(zhì)功能調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展——開(kāi)發(fā)出一種能夠在活體生物內(nèi)實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)瞬時(shí)、原位激活的新技術(shù)。這一成果不僅為生命科學(xué)研究提供了強(qiáng)大的工具，也為未來(lái)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和藥物開(kāi)發(fā)帶來(lái)了新的可能，同時(shí)展示了北京在基礎(chǔ)科研與技術(shù)創(chuàng)新方面的深厚實(shí)力。

技術(shù)突破：從“觀察”到“操控”的飛躍

長(zhǎng)久以來(lái)，生命科學(xué)家研究蛋白質(zhì)功能的主要方式是通過(guò)基因敲除、敲低或過(guò)表達(dá)來(lái)觀察其長(zhǎng)期缺失或過(guò)量存在的影響。生命過(guò)程是動(dòng)態(tài)且瞬息萬(wàn)變的，許多關(guān)鍵生物學(xué)事件，如神經(jīng)信號(hào)傳遞、細(xì)胞命運(yùn)決定、免疫應(yīng)答等，都依賴于蛋白質(zhì)在特定時(shí)間、特定位置的瞬時(shí)激活。傳統(tǒng)方法難以捕捉這種“瞬時(shí)性”和“空間特異性”，猶如只能觀看一場(chǎng)電影的慢放或快進(jìn)，卻無(wú)法在關(guān)鍵時(shí)刻精準(zhǔn)地按下“播放”或“暫停”鍵。

陳鵬、王初團(tuán)隊(duì)此次開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，正是這樣一把精準(zhǔn)的“時(shí)空控制鑰匙”。該技術(shù)的核心在于巧妙設(shè)計(jì)了一種“化學(xué)遺傳學(xué)”策略。研究人員對(duì)目標(biāo)蛋白質(zhì)進(jìn)行微小的工程化改造，在其活性中心附近引入一個(gè)特異的“分子開(kāi)關(guān)”。這個(gè)開(kāi)關(guān)本身會(huì)抑制蛋白質(zhì)的功能，使其處于“關(guān)閉”狀態(tài)。當(dāng)向活體生物（如小鼠）施加一種安全、惰性且能快速擴(kuò)散的小分子“觸發(fā)劑”時(shí)，該分子會(huì)與“開(kāi)關(guān)”發(fā)生特異、快速的反應(yīng)，瞬間將開(kāi)關(guān)移除，從而使蛋白質(zhì)在幾秒到幾分鐘內(nèi)被原位激活，恢復(fù)其天然功能。整個(gè)過(guò)程無(wú)需光照（避免了光控技術(shù)組織穿透性差的問(wèn)題），依賴的是生物兼容性高的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜活體環(huán)境下對(duì)蛋白質(zhì)功能的毫秒至分鐘級(jí)精密操控。

專家點(diǎn)評(píng)：開(kāi)啟生命動(dòng)態(tài)研究新維度

《自然》雜志同期刊發(fā)的專家評(píng)論文章高度評(píng)價(jià)了這一工作。國(guó)際同行專家指出，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)層面的重要突破：

1. 時(shí)空分辨率極高：首次在活體動(dòng)物（如小鼠）層面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定蛋白質(zhì)在特定組織器官中原位、瞬時(shí)的功能激活，將蛋白質(zhì)功能研究從“靜態(tài)關(guān)聯(lián)”推向了“動(dòng)態(tài)因果”的新高度。
2. 普適性強(qiáng)：該技術(shù)理論上可應(yīng)用于多種不同類型的蛋白質(zhì)（如激酶、蛋白酶、 GTPase等），不依賴于特定的信號(hào)通路，提供了一個(gè)普適性的研究平臺(tái)。
3. 生物兼容性好：所使用的化學(xué)工具分子具有良好的生物相容性和代謝特性，對(duì)生物體自身干擾極小，確保了觀察到的表型是目標(biāo)蛋白質(zhì)被特異激活的直接結(jié)果。
4. 轉(zhuǎn)化潛力巨大：該技術(shù)不僅能用于基礎(chǔ)研究，解析生命過(guò)程的動(dòng)態(tài)機(jī)理，更可能發(fā)展成為一種新型的“精準(zhǔn)治療”手段。例如，未來(lái)或可設(shè)計(jì)針對(duì)疾病相關(guān)蛋白的“開(kāi)關(guān)”，通過(guò)外用或口服小分子藥物，在需要治療的部位瞬時(shí)激活治療性蛋白或抑制致病蛋白，實(shí)現(xiàn)時(shí)空特異性的精準(zhǔn)干預(yù)，減少全身性副作用。

北京力量：基礎(chǔ)研究與軟件開(kāi)發(fā)的協(xié)同創(chuàng)新

值得注意的是，這項(xiàng)頂尖科研成果的產(chǎn)出，離不開(kāi)北京作為全國(guó)科技創(chuàng)新中心的雄厚支撐。北京大學(xué)提供了世界一流的跨學(xué)科研究平臺(tái)和自由探索的學(xué)術(shù)氛圍，促使化學(xué)與生物學(xué)在此深度交叉融合。

現(xiàn)代生命科學(xué)研究早已離不開(kāi)信息技術(shù)的助力。在技術(shù)開(kāi)發(fā)與數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)必然依托于強(qiáng)大的生物信息學(xué)分析、分子動(dòng)力學(xué)模擬和數(shù)據(jù)處理軟件。這背后，正是北京高度發(fā)達(dá)的軟件開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)和人才資源在提供無(wú)形支撐。北京集聚了全國(guó)頂尖的高校、科研院所和高科技企業(yè)，在科學(xué)計(jì)算軟件、生物信息學(xué)工具、人工智能輔助藥物設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)能力處于領(lǐng)先地位。這種“前沿基礎(chǔ)研究”與“高端軟件開(kāi)發(fā)”能力之間的協(xié)同與循環(huán)促進(jìn)，構(gòu)成了北京科技創(chuàng)新生態(tài)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，確保了從理論設(shè)計(jì)、模擬驗(yàn)證到數(shù)據(jù)分析的科研全鏈條高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

展望未來(lái)

陳鵬、王初團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究，標(biāo)志我國(guó)在化學(xué)生物學(xué)，尤其是活體精準(zhǔn)操控技術(shù)領(lǐng)域已步入世界最前沿。它不僅僅是一項(xiàng)具體的技術(shù)發(fā)明，更代表了一種研究范式的創(chuàng)新——讓我們能夠以更接近生命本質(zhì)的時(shí)空尺度，去觀察、理解和干預(yù)生命過(guò)程。隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和應(yīng)用拓展，結(jié)合北京乃至全國(guó)在人工智能、軟件開(kāi)發(fā)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域的綜合優(yōu)勢(shì)，這項(xiàng)突破有望在未來(lái)催生一系列全新的基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和革命性的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，為人類健康事業(yè)貢獻(xiàn)中國(guó)智慧。