人体不喜欢外来物。当外来病原体或物质，比如不需要的病毒，进入我们的血液时，我们会产生抗体来中和威胁。这些“Y”形蛋白质由一类称为浆细胞的白细胞产生，并与入侵者上的称为抗原的分子结合，触发另一组白细胞实际吞噬入侵者。多年来，医生们一直使用抗体和其他蛋白质疗法（又名生物制剂）来治疗各种疾病，包括癌症、感染和自身免疫性疾病。
但是抗体也有其缺点：首先，它们体积庞大，因此通常必须静脉注射给药，因为它们通常太大而无法在胃肠道中被吸收。考虑到这一点，耶鲁大学的化学家大卫·斯皮格尔和他的同事们正致力于开发具有抗体益处的化合物——希望没有针头。
在最近发表于《美国化学学会杂志》上的工作中，斯皮格尔和他的团队成功开发出首批行为类似于抗体的合成分子。与真抗体一样，这些所谓的“合成抗体模拟物”——或“SyAMs”——与患病细胞和抗病免疫细胞结合。具体而言，研究发现这些化合物能够精确定位并结合前列腺癌细胞上的特定抗原。SyAMs 还能结合并激活某些免疫细胞，然后吞噬恶性肿瘤。
斯皮格尔的 SyAMs 的生产方式与传统药物类似，通过使用化学反应将通常在自然界中找不到的各种结构特征拼接在一起。正如他解释的那样，合成抗体样化合物的治疗潜力是巨大的：“由于抗体是蛋白质，因此大规模生产既困难又昂贵，可能会引起不良免疫反应，并且在长期储存时容易聚集和变性。” 斯皮格尔推测，SyAMs 将更容易且更便宜地生产，并且不太可能引发异常免疫活动。SyAMs 的大小也只有抗体的二十分之一——更类似于大多数药物的大小——因此或许可以口服给药。对于患有癌症和自身免疫性疾病（如多发性硬化症）的患者来说，这可能是一个重大利好，他们必须定期前往输液中心接受单克隆抗体治疗。
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生产“人工抗体”的想法可以追溯到 19 世纪末德国医生保罗·埃尔利希的工作，他首先提出免疫系统可以通过形成“抗毒素”来中和毒素或病原体。基于这个想法，他和他的同事开始开发旨在像这些抗毒素一样发挥作用的药物，包括一种治疗锥虫寄生虫感染的药物。在 20 世纪 30 年代和 40 年代——随着对抗体-抗原相互作用的理解不断加深——著名化学家、活动家和维生素 C 倡导者莱纳斯·鲍林开始尝试蛋白质可以通过暴露于某些抗原而转化为抗体的想法。
人工抗体研究随后分为两个方向：一个阵营致力于创造蛋白质抗体，从而产生了所谓的单克隆抗体。单克隆抗体是通过实验室中的自然手段生产的，现在通常用于治疗。斯皮格尔所在的另一个阵营则着手生产具有抗体样特性的更小的非蛋白质化合物。
除了攻击前列腺癌之外，斯皮格尔的研究小组还开发了基于 SyAM 的方法，目标是 HIV、各种其他癌症以及自身免疫疾病的细菌触发因素。尽管 SyAM 研究仍处于培养皿阶段，但小鼠模型正在进行中，人体研究也指日可待。许多其他实验室也在研究通过操纵抗体和合成作用于免疫系统的分子来对抗疾病的方法，包括加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的彼得·舒尔茨。“他可能是我们最大的竞争对手，也是我最大的粉丝，”斯皮格尔说。
威斯康星大学麦迪逊分校研究如何将天然抗体吸引到肿瘤细胞的劳拉·基斯林评论了斯皮格尔方法的优势：“它可以定制为选择性地募集特定类型的免疫细胞来杀死肿瘤细胞。化合物的较小尺寸也可能成为消除肿瘤的优势，但这些益处需要在体内进行观察，”基斯林说。
正如斯皮格尔承认的那样，他进入化学实验室的道路很不寻常。他去医学院是为了成为一名精神病学家，但在此过程中，他也对化学产生了兴趣，并以一种明显不像精神病学家的方式，额外攻读了有机合成（实验室中新有机化合物和反应的开发）博士学位。“这种研究与临床医学的相关性对我的同学和同事——有时甚至对我自己——来说并不总是很清楚，”他回忆道，“但我意识到，从一开始，有机化学就与药物开发密切相关。”
斯皮格尔指出，美国食品和药物管理局批准的大多数药物实际上都是小有机分子。“我的想法是，通过努力从细胞和分子水平了解疾病，我不仅可以学习如何制造新药，”他指出，“而且还可以开发药物如何发挥作用的新范例。” 斯皮格尔决定将他的化学和临床兴趣结合起来，这似乎是一个明智的决定。
*澄清（2015 年 2 月 10 日）：此段在发布后经过编辑，以更准确地解释对抗体患者给药的缺点以及研究人员希望克服该问题的方式。