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鯊魚和人類最後一次共同的魚類祖先大約在5億年前。從那時起，這兩個譜系一直在互相為難。一直以來都有著不愉快的殺戮和食用的歷史。最近人類一直在造成最大的傷害。然而，鯊魚現在正在向我們伸出援手，幫助設計蛋白質，以幫助我們對抗疾病。
這些蛋白質被稱為治療性抗體，它們正在成為癌症診斷和治療的有效工具。問題在於人類抗體相當脆弱：當製藥公司試圖製造它們時，很多都會分解。
相比之下，鯊魚抗體則非常 robust。現在化學家們已經弄清楚了這種強度的來源——蛋白質中的一些額外特徵，這些特徵就像強力膠一樣將它們粘合在一起。科學家們基於我們共同的古老進化遺產，已將這些鯊魚特徵工程化到人類抗體中，並使細胞產生它們。從這些細胞中產生了更多完整的抗體，並且這些抗體可以承受更多的損害。
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“我們發現更多這些抗體通過了細胞的質量控制檢查點，”田納西州聖裘德兒童研究醫院的生物學家琳達·亨德肖特說，她是新研究背後的科學家之一，該研究於5月15日在美國國家科學院院刊線上發表。
鯊魚與人類的聯絡最初在慕尼黑工業大學形成，化學家馬蒂亞斯·費格（現就職於聖裘德）、約翰內斯·布赫納和幾位同事開始探索鯊魚抗體的耐久性。這種強度有些非凡，因為當鯊魚在海水中游泳時，它的抗體也在尿素的海洋中游泳。尿素是一種以分解蛋白質而聞名的物質。然而，鯊魚需要大量的尿素，因為這種物質可以防止鯊魚細胞失水和脫水。因此，抗體需要抵抗這種必要的“惡魔”。
它們抵抗分解的方式被證明是它們結構的一部分。抗體是長鏈，會摺疊和扭曲。研究人員製作了稱為免疫球蛋白新抗原受體的鯊魚抗體的分子影像，並瞭解到這些蛋白質有兩個區域，就像強力膠一樣，將不同的片段粘合在一起。
亨德肖特說，其中一個區域被稱為“鹽橋”，它一端帶有正電荷，另一端帶有負電荷。異性相吸，就像磁鐵一樣，防止抗體展開。費格說，另一個區域是一個大的疏水性氨基酸基團，稱為核心。當它們從抗體外部的水中移開並相互靠近時，這些酸會施加更大的力，將抗體結合在一起。
科學家們還了解到，雖然鯊魚和人類抗體是由不同的成分序列組成的，但它們的整體形狀非常相似。它們的鏈都具有相同的“V”形或鉸鏈。這些相似之處讓研究人員有信心嘗試將鯊魚特徵新增到人類抗體中。
利用基因工程，科學家們修改了製造橋和核心的鯊魚基因，並將它們新增到製造人類抗體的基因中。首先，他們讓細菌產生轉化後的抗體，然後誘導哺乳動物細胞也這樣做。他們發現，當包括這兩個特徵時——單獨一個特徵不夠好——抗體可以抵抗尿素以及其他分解來源，如高溫。
令亨德肖特特別鼓舞的是，這些抗體的總體產量增加了。抗體是在細胞器中產生的，這些細胞器對成品進行質量檢查，阻止有缺陷的抗體。因此，她說，更多的抗體通過了細胞自身的測試。這從製造角度來看很有吸引力，生物技術和製藥公司可以使用它。
“當然，我們尚不清楚的是，這種技術是否會增加抗體在血液中的半衰期，”她說。“那是接下來要做的關鍵測試。” 就像許多創新架構一樣，它可能在小規模模型中執行良好，但在現實世界中構建某些東西可能會暴露出意想不到的設計缺陷。