何謂生物偶聯？

藥物發展中經常期待的“魔彈”和“靶向藥”，在制造高度特異性的具有治療某些細胞、組織或疾病功效的生物偶聯物是非常偶然的。

假如缺乏先進的生物偶聯技術來實現這一過程，世界在未來的幾十年里在生命科學和藥物領域中將不會出現任何的發明和創新。事實上，大多數生物活動研究沒有使用一種或多種生物偶聯劑去測試、檢測、追蹤、反應或者捕獲靶分子、或高效靶向治療疾病的話則難以完成。

本文主要提供生物偶聯的介紹，以幫助大家理解這一領域的寬度和深度。就最基本方面而言，生物偶聯簡單地包含一個分子常通過共價鍵附著到另一個分子上以產生一個由兩分子連接在一起的復合物。

在大多數情況下，其中至少有一個分子是生物學出身或者生物分子的片段或衍生物。生物偶聯最終采取的形式取決于預期的用途和不同組分以及偶聯方法。在理解了生物偶聯的基本原則后，這個偶聯過程可以毫無難度地完成甚至通過選擇合適的試劑、反應和條件而變得可控。

由不同分子組成的復合物具有各分子組分的特性，由此產生的新型物質結構通常在自然物質中也找不到。例如，將熒光標志物結合于抗體上形成靶向復合物，并可通過抗原抗體結合位點特異性結合預期生物分子，由于復合物又具有熒光特性，可通過熒光檢測靶向生物分子。

因此，合成有效的生物偶聯物開始于預期的設定用途，然后選擇必要的組分進行合成。常見偶聯物類型可通過兩個或多個分子連接在一起而產生，其功能僅限制于想象力以及單獨組分是否可用于連接。部分圖示如下：

偶聯物通常通過反應交聯劑完成，或使用分子中的某一反應基團完成偶聯。偶聯反應也可通過第二活化試劑在某一組分產生中間產物或基團以完成連接，由此得到的絕大多數反應基團隨后可用于連接一個或多個分子上特定的官能團以完成偶聯并獲得最終期望復合物。

常用于共價偶聯的官能團約有一二十種，但在大多數偶聯過程中，可能只有不到十種可以達到偶聯目的。成功形成偶聯物的關鍵是選擇合適的交聯劑，交聯劑包含適當的反應基團，用于偶聯分子上的官能團以產生連接。在某種意義上，這恰似選擇合適的建筑材料構建分子最終結構。

就像方形柱子不能插入圓孔一樣，不合適的交聯劑或反應基團也不會產生理想的偶聯物或導至次優的產物。

因此，理解生物偶聯反應的必要條件是理解如何構建特殊應用的有效偶聯物，我們需要獲得足夠的知識量以確保選擇合適的試劑。構建成功且有活性的生物偶聯物第一步是選擇正確的交聯劑或反應基團與另一組分上的官能團反應。

構建生物偶聯物可通過正確的偶聯兩個或多個單獨組分以產生具有兩個或多個功能的多功能復合物。偶聯物可能包含一個或多個親和分子，用于靶向捕獲或檢測其他生物分子；也可能包含一個或多個檢測分子或酶，毒素，藥物或其他有特殊活性或用途的組分。

另外，一些生物偶聯物可作為分子支架，這些偶聯物可能不具有活性組分，但對構建最終復合物至關重要。就像建筑中的大梁一樣，分子支架可提供核心框架和吸附點，將其他分子連接到整體部件中。

相對于無分子支架，使用分子支架也可以實現某一分子多拷貝偶聯并變成更具活性的最終偶聯物，潛在地提高檢測靈敏度。因此，一個預期的偶聯物可包含不同組分直接連接形成的復合物或者由不具有生物活性但為整體性能做貢獻的中介分子。

另外，生物偶聯物可以設計成包含與其他蛋白相互反應的小分子親和配體，這些非共價反應的蛋白反過來起著支架功能并提高結合功能。例如生物素可以連接到一個分子上，然后與（鏈霉）親和素反應。

生物素和（鏈霉）親和素反應極其強烈，并且呈現高度特異性。例如，抗體生物素化使得靶蛋白檢測可使用第二偶聯物，如熒光素標記（鏈霉）親和素復合物。

通常（鏈霉）親和素偶聯到生物素化抗體上比直接偶聯到抗體帶有更多的檢測分子，在測試中使用這種偶聯物比單一的抗體檢測偶聯物具有更高的靈敏度。生物素化偶聯物也可通過固化的（鏈霉）親和素顆粒或樹脂從復雜樣本溶液中捕獲或純化。

比對直接標記抗體檢測偶聯物和生物素化抗體加（鏈霉）親和素標記第二偶聯物在功能和使用上的區別反應了偶聯物的功能通常取決于由構成整體的單一組分的功能。在某種意義上，熒光標記的抗體可以使用和直接檢測，然而生物素化抗體同另一偶聯物一同使用，如熒光標記（鏈霉）親和素，和直接偶聯物一樣提供相同類型的檢測能力。

一個設定的偶聯物所有組分的性能決定了整體的性能，應用和使用方法。設定有效的生物偶聯物必須設定最終復合物主要的特征和使用方法，然后選擇最佳的組分和反應策略以獲得預期的產品或產物。

從表面看，使用熒光標記抗體復合物似乎比使用生物素化抗體連接熒光標記（鏈霉）親和素復合物更為簡單，因為簡單的偶聯物容易得到和使用。

然而，簡單的結論不能代表全部真實情況。生物素化抗體表面連接有更多的生物素，這意味著允許更多的（鏈霉）親和素連接到抗體上。如果每一個（鏈霉）親和素分子也包含多個熒光標記物，由此產生的復合物比直接熒光標記抗體擁有更多的熒光分子。

因此，在測試中檢測靶分子時，使用生物素化抗體連接熒光標記（鏈霉）親和素復合物相對于直接熒光標記抗體會產生更多的熒光信號。

多層共軛復合物經常導至更多分子在靶分析物位點上聚集，從而在該位點產生更強的信號。

另外，一些偶聯物如生物素修飾抗體可以多樣化使用。生物素化抗體除了可以用于測試或檢測，還可用于結合細胞裂解物中的靶蛋白，然后用固化有（鏈霉）親和素的親和介質分離靶蛋白。