人體不喜歡外來物。當外來病原體或物質，比如不需要的病毒，進入我們的血液時，我們會產生抗體來中和威脅。這些“Y”形蛋白質由一類稱為漿細胞的白細胞產生，並與入侵者上的稱為抗原的分子結合，觸發另一組白細胞實際吞噬入侵者。多年來，醫生們一直使用抗體和其他蛋白質療法（又名生物製劑）來治療各種疾病，包括癌症、感染和自身免疫性疾病。
但是抗體也有其缺點：首先，它們體積龐大，因此通常必須靜脈注射給藥，因為它們通常太大而無法在胃腸道中被吸收。考慮到這一點，耶魯大學的化學家大衛·斯皮格爾和他的同事們正致力於開發具有抗體益處的化合物——希望沒有針頭。
在最近發表於《美國化學學會雜誌》上的工作中，斯皮格爾和他的團隊成功開發出首批行為類似於抗體的合成分子。與真抗體一樣，這些所謂的“合成抗體模擬物”——或“SyAMs”——與患病細胞和抗病免疫細胞結合。具體而言，研究發現這些化合物能夠精確定位並結合前列腺癌細胞上的特定抗原。SyAMs 還能結合並激活某些免疫細胞，然後吞噬惡性腫瘤。
斯皮格爾的 SyAMs 的生產方式與傳統藥物類似，透過使用化學反應將通常在自然界中找不到的各種結構特徵拼接在一起。正如他解釋的那樣，合成抗體樣化合物的治療潛力是巨大的：“由於抗體是蛋白質，因此大規模生產既困難又昂貴，可能會引起不良免疫反應，並且在長期儲存時容易聚集和變性。” 斯皮格爾推測，SyAMs 將更容易且更便宜地生產，並且不太可能引發異常免疫活動。SyAMs 的大小也只有抗體的二十分之一——更類似於大多數藥物的大小——因此或許可以口服給藥。對於患有癌症和自身免疫性疾病（如多發性硬化症）的患者來說，這可能是一個重大利好，他們必須定期前往輸液中心接受單克隆抗體治療。
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生產“人工抗體”的想法可以追溯到 19 世紀末德國醫生保羅·埃爾利希的工作，他首先提出免疫系統可以透過形成“抗毒素”來中和毒素或病原體。基於這個想法，他和他的同事開始開發旨在像這些抗毒素一樣發揮作用的藥物，包括一種治療錐蟲寄生蟲感染的藥物。在 20 世紀 30 年代和 40 年代——隨著對抗體-抗原相互作用的理解不斷加深——著名化學家、活動家和維生素 C 倡導者萊納斯·鮑林開始嘗試蛋白質可以透過暴露於某些抗原而轉化為抗體的想法。
人工抗體研究隨後分為兩個方向：一個陣營致力於創造蛋白質抗體，從而產生了所謂的單克隆抗體。單克隆抗體是透過實驗室中的自然手段生產的，現在通常用於治療。斯皮格爾所在的另一個陣營則著手生產具有抗體樣特性的更小的非蛋白質化合物。
除了攻擊前列腺癌之外，斯皮格爾的研究小組還開發了基於 SyAM 的方法，目標是 HIV、各種其他癌症以及自身免疫疾病的細菌觸發因素。儘管 SyAM 研究仍處於培養皿階段，但小鼠模型正在進行中，人體研究也指日可待。許多其他實驗室也在研究透過操縱抗體和合成作用於免疫系統的分子來對抗疾病的方法，包括加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯研究所的彼得·舒爾茨。“他可能是我們最大的競爭對手，也是我最大的粉絲，”斯皮格爾說。
威斯康星大學麥迪遜分校研究如何將天然抗體吸引到腫瘤細胞的勞拉·基斯林評論了斯皮格爾方法的優勢：“它可以定製為選擇性地募集特定型別的免疫細胞來殺死腫瘤細胞。化合物的較小尺寸也可能成為消除腫瘤的優勢，但這些益處需要在體內進行觀察，”基斯林說。
正如斯皮格爾承認的那樣，他進入化學實驗室的道路很不尋常。他去醫學院是為了成為一名精神病學家，但在此過程中，他也對化學產生了興趣，並以一種明顯不像精神病學家的方式，額外攻讀了有機合成（實驗室中新有機化合物和反應的開發）博士學位。“這種研究與臨床醫學的相關性對我的同學和同事——有時甚至對我自己——來說並不總是很清楚，”他回憶道，“但我意識到，從一開始，有機化學就與藥物開發密切相關。”
斯皮格爾指出，美國食品和藥物管理局批准的大多數藥物實際上都是小有機分子。“我的想法是，透過努力從細胞和分子水平了解疾病，我不僅可以學習如何製造新藥，”他指出，“而且還可以開發藥物如何發揮作用的新範例。” 斯皮格爾決定將他的化學和臨床興趣結合起來，這似乎是一個明智的決定。
*澄清（2015 年 2 月 10 日）：此段在釋出後經過編輯，以更準確地解釋對抗體患者給藥的缺點以及研究人員希望克服該問題的方式。