人体细胞中约有7000种类型各异的蛋白质，而差不多三分之一位于细胞膜上。其中一些将物质转运进出细胞，还有一些则传送细胞活动的信号。它们自身的作用，以及膜蛋白易侵入的本质表明，这样的蛋白质往往成为药物产生药效的突破口。事实上，目前市场上有一半的药物是通过细胞膜蛋白产生疗效的。
尽管如此，膜蛋白研究起来却很困难。将膜蛋白从其原有环境中剥离会使它们脱离相互作用的其他物质。研究膜蛋白的方法是提取膜蛋白，或者用其他方式，如贴上荧光标签，以便分析它们的活性。毫无疑问，这样的改变影响了它们的功能。美国田纳西州纳什维尔范德堡大学的达里尔·波恩霍普（Darryl Borhop）教授与加州斯克里普斯研究所合作，研发了一种简单、廉价的方法，用激光技术研究膜蛋白，可以不改变其本质。该项研究成果发表在《自然生物技术》杂志上。
该技术称为“后向散射干涉法”（BSI，Back-Scattering Interferometry），只要将样本存放在装满液体的显微镜玻璃盒中，用激光照射，照相机随后就可捕捉到反射光形成的干涉成像，能够精确反映细胞膜分子和其他分子之间的相互作用。
当产生成像的膜蛋白和其他分子，如信号蛋白或它们的化学有效荷载，或者传输蛋白等发生反应，产生结合力时，激光照射产生的图像就会发生变化。因为这样的结合会改变光通过蛋白质时候的速度，干涉成像因此发生变化。根据研究人员编写的一系列算法，计算机可以找出干涉成像中这些变化与特殊分子之间的关联。
为了检测该方法的准确性，波恩霍普博士和他的研究小组制造了一种含有GM1小蛋白质的人工合成膜。这是一种信号分子，不过也是霍乱毒素的入侵对象。研究人员将霍乱毒素和合成膜混合后，干涉成像的结果与预期的结果完全一致。接下来，他们用天然膜和与乳腺癌、炎症及疼痛有关的几种蛋白质做了同样的实验。他们还检测了用于放松和调节焦虑情绪的大脑神经传达物质GABA相关的膜蛋白质。同样，BSI结果提供的测量值与用其他更复杂的方法得到的结果相吻合。
BSI技术简单，可以应用于科研及临床。科研上，该技术有助于药物临床试验研究，也可以用于检测药物与蛋白质结合所产生的副作用。临床上，该技术可诊断研究抗体作用，以确定病人是否遭受个别感染，有助于解释患有相同疾病的病人对同样的治疗却效果各异，这有可能是因为所使用的药物对不同个体的膜蛋白质作用的程度有别。BSI技术则可以测试单个个体使用药物的最佳剂量。
为了更好地发挥该研究的作用，波恩霍普博士与他人合作，在旧金山附近成立了一家分子传感公司。他希望今年能将第一批BSI机器投入实验室。诞生了51周年，已广泛应用于包括外科在内的众多领域的激光技术，在医学研究的发展道路上，也正迎来新的曙光。
资料来源 The Economist
责任编辑 彦 隐