MRI是利用身體裡的氫原子的質子的磁性行為來造影, 這些質子有具磁矩, 就像小磁針一樣. 為了形成影像, 在使用MRI時要先讓病人待在強磁場中, 使身體內的質子與磁場同向排列. 技術人員接著將精準的射頻脈衝送入人體, 使質子小磁針偏離原本平衡的方向. 然後靠著追蹤這些磁針由非平衡狀態再重新回到平衡狀態的過程, 研究人員就可以推斷出它們的分佈及組織的構成樣式. 但是Johannes Kepler University in Linz, Austria的Norbert Muller以及New York University in New York City的Alexej Jerschow想要製造不用射頻脈衝的MRI.
他們認為就算在強磁場下, 質子的磁極方向還是會稍微地擾動. 因此他們在強磁場下, 每次追蹤質子的磁性行為幾毫秒的時間, 然後一再重複. 在多次的讀取後, 他們就可以得到足夠強的訊號, 足以顯露質子的磁性特徵. 接下來, 為了要決定這些質子的分佈, Muller和Jerschow將可變化強度的外加磁場加在樣品上. 由於質子的磁矩排列程度與磁場的強度有關, 因此他們可以藉此找出這些質子的位置. 他們的結果發表在五月二日的Proceedings of the National Academy of Sciences裡, 在四個裝滿水的毛細管的影像中, 每一張都是由30張初步的影像累積結合而成的. 其中有一個毛細管裡含有較多質子的氘原子, 因而呈現出較為明亮的影像. 因此在他們所造出的二維影像中, 可以很明確的辨認出含較多氘原子的毛細管的位置.
The University of California, Berkeley的核磁共振專家Alexander Pines盛讚”這真是個奇妙且新穎的工作”. 雖然Jerschow了解這個技術尚未能運用在人體影像上, 因為目前的階段僅適用於小的樣品. 但是他認為, 只要使用市面上較靈敏的磁偵測器, 其結果即有可能大大的改善. 另外, 較好的磁偵測器也許還可以進而讓這個技術僅使用較小的磁場即可工作, 而不需要像傳統的MRI使用極貴的超導磁鐵, 因此可望使得MRI更加便宜且安全.
1990 年,融合蛋白 CD4 免疫黏附素(CD4 immunoadhesin)誕生。這項設計,是為了對付令人類聞風喪膽的 HIV 病毒。
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我們知道 T 細胞是人體中一種非常重要的白血球。在這些 T 細胞中,大約有六到七成表面帶有一個叫做「CD4」的輔助受體。CD4 會和另一個受體 TCR 一起合作,幫助 T 細胞辨識其他細胞表面的抗原片段,等於是 T 細胞用來辨認壞人的「探測器」。表面擁有 CD4 受體的淋巴球,就稱為 CD4 淋巴球。
麻煩的來了。 HIV 病毒反將一軍,竟然把 T 細胞的 CD4 探測器,當成了自己辨識獵物的「標記」。沒錯,對 HIV 病毒來說,免疫細胞就是它的獵物。HIV 的表面有一種叫做 gp120 的蛋白,會主動去抓住 T 細胞上的 CD4 受體。
而另一端的 Fc 區域則有兩個重要作用:一是延長融合蛋白在體內的存活時間;二是理論上能掛上「這裡有敵人!」的標籤,這種機制稱為抗體依賴性細胞毒殺(ADCC)或免疫吞噬作用(ADCP)。當免疫細胞的 Fc 受體與 Fc 區域結合,就能促使免疫細胞清除被黏住的病毒顆粒。
不過,這裡有個關鍵細節。
在實際設計中,CD4免疫黏附素的 Fc 片段通常會關閉「吸引免疫細胞」的這個技能。原因是:HIV 專門攻擊的就是免疫細胞本身,許多病毒甚至已經藏在 CD4 細胞裡。若 Fc 區域過於活躍,反而可能引發強烈的發炎反應,甚至讓免疫系統錯把帶有病毒碎片的健康細胞也一併攻擊,這樣副作用太大。因此,CD4 免疫黏附素的 Fc 區域會加入特定突變,讓它只保留延長藥物壽命的功能,而不會與淋巴球的 Fc 受體結合,以避免誘發免疫反應。
從 DNA 藍圖到生物積木:融合蛋白的設計巧思
融合蛋白雖然潛力強大,但要製造出來可一點都不簡單。它並不是用膠水把兩段蛋白質黏在一起就好。「融合」這件事,得從最根本的設計圖,也就是 DNA 序列就開始規劃。
我們體內的大部分蛋白質,都是細胞照著 DNA 上的指令一步步合成的。所以,如果科學家想把蛋白 A 和蛋白 B 接在一起,就得先把這兩段基因找出來,然後再「拼」成一段新的 DNA。