很多的物質都會發螢光,這個過程是將入射的光下轉換(down-conversion)成頻率較低的光,也就是吸收入射光到激發態,然後再由激發態掉回基態而放出光。而一般上轉換的過程是比較少發生,因為那需要兩個或多個低頻率的光子一起被ㄧ個分子吸收。也就是被激發而處在激發態的分子又再吸收了另一個光子。這些一起被吸收的光子會將分子激發到較高的量子態,然後當分子再落回激態時,就會放出比入射的光的頻率還要高將近兩倍的光。這種多重吸收的效應必須幾乎要”同時”,也就是在被激發的分子還沒掉回基態前就必須再被激發一次,因此必須要有很高的光子密度才能達到。研究小組成員Max-Planck Institute for Polymer Research in Mainz, Germany的Stanislav Baluschev表示,而這樣的條件通常只有可以提供比太陽光高將近幾百萬倍強度的雷射光才能達成。
研究人員估計他們的系統的最大效率為1%(也就是一百個綠色光子可以產生一個藍色光子)。這個值似乎很小,但是太陽能電池只對部分頻率的太陽光有反應,因此上轉換可以讓原本無法被使用的光子成為可被使用的光子。University of Cambridge, England的Panagiotis Keivanidis說,這確實可以使可被收集的太陽光能量的範圍增大。而Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems in Freiburg, Germany的Jan Goldschmidt雖然也同意這樣的說法但是他認為,將綠色轉成藍色只對某些有機太陽能板有利,若要有利於目前佔有領導地位的矽太陽能電池技術,吸收的範圍應該要再設法移到紅外的範圍。Baluschev對此表示,他們的團隊目前正嘗試另一種可以上轉換較低頻率光子的分子組合。
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。