在1966年摄制的科幻片《神奇旅行》中有这样一个镜头：拉奎尔 · 韦尔奇（Raquel Welch）发现自己成了好莱坞风格的抗体分子的攻击目标，它们像食人蟒一样袭击她。且不说真实的抗体即使对细胞大小的韦尔奇来说也是不可见的；也不去管它真实的抗体对首次入侵者要有数天时间才能作出反应，而且抗体总是跟踪于受攻击目标，使其处于完全被动的境地，韦尔奇居然幸免于难，未免令人惊奇。

算她运气，电影不是20年后拍成的。这时，离好莱坞不远的两个研究小组向世界展示如何得到不仅能跟踪特定目标，而且还能像催化剂一样重新组合目标分子的抗体。

这些像酶的“催化性抗体”不久将由实验室珍品成为可用于重要的医药、环境和工业部门的精美的分子工具，其作用包括切开病毒蛋白外衣、减激毒性化学品和制造极少副作用的药品。在最初的实验中，研究人员制得的催化性抗体能够修复遭太阳紫外线破坏的DNA，打开两个特定氨基酸的肽结，以及将线性分子的一端转变成环状结构。

酶是加速或催化错综复杂的生化反应的蛋白质。没有其参与，这样的反应太慢，不能维持生命过程，或者只能在特定的实验室条件下进行。酶的作用是拉紧分子，并降低触发特定化学变化所需的能量。生物世界有成千上万种重要的反应，对每一种反应都有一种酶近乎完美地催化它。

抗体是免疫系统的蛋白质。像酶一样，由于内部的特性，它可以跟踪目标分子。但与酶不同，抗体正常情况下不能催化反应。其生物职能包括简单地粘附和显示叫作抗原的经常具有威胁性的细菌、病毒或外来分子的踪迹。这样，免疫系统的其它蛋白，如白血球细跑等，能知道攻击的地方。

1986年12月，两个独立的研究小组将抗体引入了一个新的更加活跃的应用领域，包括体外化学作用。分别由加利福尼亚拉约拉的斯克里普斯（Scripps）临床研究所的R. A. 莱内（Richard A. Lerner）和加州大学伯克利分校的P. G. 舒尔茨（Peter G. Schultz）领导的两个研究小组同时宣布他们已经用哺乳类动物的免疫系统制得了具有“裁制酶”性质的抗体。

加州大学洛杉矶分校化学家和分子受体专家D. J. 克拉姆（Denald J. Cram）解释说：“该项工作的好处悬可以让大自然有选择地给予我们想要的东西。”

两个研究小组报告的首批抗体加快了酯在水中的正常分高速度。酶的基本化学基是一个碳原子接两个氟原子和另一个碳原子。与莱内一起在斯克里普斯研究所工作的K. D. 詹达（Kim D. Janda）解释说，加快分高速度显示了催化性抗体概念的生命力。但他强调指出，自然酶的催化效率至少比在加州获得的抗体的催化效率高1百万倍。尽管研究人员已能控制某些抗体的催化速率，但他们也承认没有一种快得足以供大规模实际应用之需。

1986年以来，舒尔茨和莱内等已经裁制出催化十二种左右反应的抗体。他们称通过综合化学、分子生物学、免疫学和遗传工程的技术和原理，他们正试图创造一种高效能的新化学技术，使催化或许是数百万种反应成为可能。

到目前为止，科学家们通过应用里纽斯 · 鲍林（Linus Pauling）的过渡态稳定原理已经设计出许多催化性抗体（有人称之为抗体酶）。40多年前，鲍林推测酶通过将反应物分子缠绕成特定的过渡形状，并很快地重新组合成最终产物来加速反应，由此，莱内和舒尔茨推论，能够将分子缠绕成过渡态结构的抗体像酶一样能催化反应。

该原理应用时需要多种不同的专门技术。首先，由化学家制得一种稳定分子，它非常与研究者欲催化的反应中极短期的过渡态相像。其次，免疫学家将这种长期过渡态模拟体作为抗原注射进鼠体。鼠脾中的免疫细胞开始产生抗然，缠绕反应中那些现成的过渡态。免疫学家将这些产生抗体的细胞移出鼠体，并将其中的一些逐个与变异肿瘤细胞熔合，得到混合瘤，即能不断地大量生产单一抗体的长生细胞体，这种抗体叫作单克隆抗体，它能准确地跟踪到相同的化学结构上去然后，生化学家检验每个混合瘤中的单克隆抗体，找出那些可以催化反应的（如果有的话）。

“如果希望得到的抗体是实用的催化剂，例如，可熔解血块或消化病毒，就需要采取有效步骤来改善这些分子的活跃性。”唐纳德 · 希尔威特（Donald Hilvert）在美国化学学会达拉斯四月会议上指出。他亦在斯克里普斯研究所工作。这些抗体被舒尔茨称为第一代抗体，它们未能达到酶的水平，酶通常可以提高反应速度100，000倍以上。舒尔茨说，要提高抗体催化反应，的速度，科学家们必须在研制第二代及以后各代催化性抗体时将过渡态稳定原理与其它技巧结合起来。

研究人员说，遗传工程技术、新生化学及哺乳动物免疫系统的巧用已开始孕育更快、更新异的第二代催化性抗体。例如，用“饵料与开关”技术，科学家们在抗原的缠绕部位放置一带正（或负）电荷的氨基酸（即饵料电荷），并用它引诱在缠绕部位装有带相反电荷（即开关电荷）的鼠抗体。当这样的抗体跟踪可能带有抗原“饵料”化学特性的反应物分子时，潜伏着的带电氨基酸帮助加速反应。虽然现有第二代抗体具最快催化性的仍比取自活细胞的酶慢1，000倍左右，但舒尔茨告诉《科学新闻》，两者水平在一两年内就会接近。

舒尔茨和宾夕法尼亚州立大学大学城分校的化学家S. J. 本柯维克（Stephen J. Benkovic）等正借助于遗传工程获得更好的催化性抗体。舒尔茨已在细菌中为抗体的跟踪部位设置基因密码。这种抗体专门抓取含化学基2，4 - 二硝基苯基（2.4 - dinitrophenyl）（DNP）的化合物。由于每个细菌中都有了基因，他可用化学方法在其中引发微小的变化，造成跟踪部位的轻微不同。他发现跟踪部位的某些变化实际上能加速含DNP化合物的反应。

本柯维克及其同事正在尝试另一种方法。首先，他们收集产生抗体的脾细胞的信使RNA。其次，建立细菌细胞中抗体基因的信息库，一个基因密码只对应于一种被抗原吸引的抗体。在这种情况下，将带荧光的分子即荧光素作为示踪抗原。研究人员然后扩大细菌群体，以得到更大数量的各种抗体，它们将能显示对荧光素的跟踪能力。

本柯维克说，该方法能使其小组显示鼠体对注射特殊抗原的反应所形成的所有抗体的跟踪能力。他说，这将能很好地取代那种不大有效的显示方法，通过那种方法，研究人员只能观察到由12个左右制造抗体的脾细胞代表的免疫反应；这些脾细胞是随机地选取来制造那些产生单克隆抗体的混合瘤的。

“这项工作的远期目标是重新回到能使哺乳类动物细胞在细菌中产生（催化性）抗体。”本柯维克补充说。科学家们希望通过这一战略将第一代催化性抗体转变成经过改良的、催化速度更快的一代。舒尔茨说，这一实验技巧的另一前景是将细胞系统作为手段，加速产生今天生物体内超效酶的数百万年的进化过程。

舒尔茨找到了将催化力加于抗体的另一种方法。他在其所称的半合成催化性抗体的跟踪部位加入含硫化学“钩”或“柄”。柄本身可作为催化基，对反应的加速因子为60，000. 舒尔茨指出，更重要的是，它能作为一种装置，将其它化学基吸引到抗体的跟踪部位。有时，他将荧光素粘到柄上。当目标的分子插入缠绕口时荧光熄灭了。因此，通过监测荧光素的明灭，舒尔茨能够检验到有多少目标存在，以及抗体跟踪它有多快。

“作为检测和诊断手段，这种半合成抗体会是有用的。”他说。他亦建议给抗体粘附强带电金属原子来加速反应。舒尔茨说，另一个应用是研究人员能将药分子粘到抗体上专为传送药物到威胁性的病毒或细胞而设计的钩上。

莱内制得的抗体一个缠绕部位对付目标，另一个缠绕部位携带催化因子。在一个这一领域的研究人员经常引用的实例中，莱内及其斯克里普斯研究月的同事B. L. 伊威桑（Brent L. Iverson）制得的抗体能有选择地分开甘氨酸和苯基丙氨酸间的酰胺结。这两种酸是制造大部分哺乳动物蛋白质的20种氨基酸中的两种。通过用甘氨酸 ~ 苯基丙氨酸的含钴同构体作抗原，研究人员得到了具有金属（钴）因子的成对跟踪氨基酸的抗体。

去年春天，詹达、本柯维克和莱内发表了研究成果，他们称这些成果使催化性抗体离有机化学家们更近了。他们在4月28日的《科学》杂志上报告制得了一对催化性抗体，每个都几乎独立地与一些含酯化合物的两个镜像——称作对映体——中的一个发生作用。通常，化学家们喜欢和单一的对映体打交道，但实际上，他们发现要分开这两种异构化学物很困难，甚至完全不可能，它们经常在化学反应中同时产生，且数量相等。对映体特定抗体可能会使化学家们能够面对单一对映体。其他研究人员已经表明一些催化性抗体甚至能在非水有机溶液中工作，这为其应用于更多种反应打开了大门。

研究人员说，由于他们可制造实际上能缠绕任何化学结构的抗体，因此，该项技术的最终应用将超出人们的想象。“这种技术使我们手中有了创造全新的酶用作研究工具的方法，并可应用到医学和工业中去。”希尔威特说。

研究能催化任何特定反应的抗体需要大量的时间、资金和专门知识。本柯维克等说，至少在最初。也许还有接下来的很长一段时间内，这些新的化学工具将在制造诸如调料和芳香化学品之类的专用、高档化合物方面找到用武之地。莱内预言在其后更长的一段时期内将出现一种能够在特定部位切断氨基酸链的催化性抗体电池，它将非常类似于遗传工程师们用来专门剪断DNA的内（外）切酶。

本柯维克也展望了在药品上的应用。许多药品出厂时是两种对映体的平均混和物。通常只有单一对映体有治疗作用，而且有时另一对映体会引起副作用。本柯维克设想用精心设计的催化性抗体剔除不需要的对映体，以制出更少副作用、更纯净的药品。

[Science News，1989年9月2日]