近日，北京大学深圳研究生院|深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心（以下简称“坪山中心”）李子刚|尹丰课题组与深圳湾实验室|北京大学深圳研究生院张欣豪副教授合作在《Green Chemistry》期刊上发表了题为“Photocatalytic acylation of lysine screened by a microfluidic-based chemical robotic system”的文章。在该项工作中，作者基于课题组对于有机小分子光催化的研究基础，在微流控技术筛选出高效催化剂，实现了可见光催化的酰胺缩合反应。并将其应用在抗体修饰上。

蛋白质和多肽的选择性修饰在生命科学和制药科学中引起了相当大的兴趣。值得注意的是，这些策略已被应用于制造化学选择性抗体-药物偶联物(ADC)。迄今已批准13个ADC药物通常是通过修饰抗体的半胱氨酸或赖氨酸残基来构建的，半胱氨酸的低天然丰度和高亲核性使其在ADC化学修饰中具有很高的选择性和活性。相反，赖氨酸相对较低的亲核性对ADC的选择性靶向构成挑战。为了探索可能的赖氨酸偶联物，本文的目标是开发新的酰胺反应，保留共价靶向赖氨酸的优点，包括键稳定性和高选择性。

高通量筛选因其出色的扩展和加速化学实验的能力而受到广泛关注。当与微流控技术相结合时，微升级反应筛选可以有效地进行。在这项工作中，采用基于高通量微流控筛选系统，采用分段气液流策略，探索光催化赖氨酸修饰的化学空间。分段气液流动具有增强混合、缩短停留时间分布和减少结垢的优点，能够快速、经济地找到更合适的催化剂和反应条件。此外，借助高斯过程回归(GPR)机器学习方法，可以更快、更准确地获得最优的反应条件。因此，在高通量微流控筛选系统和高斯过程回归(GPR)模型的帮助下，开发了一种化学选择性可见光催化赖氨酸酰化方法。

文中通过微流控筛选系统得到了合适的光催化剂——核黄素四乙酸酯（RFTA），并且实现了可见光条件下催化的硫代羧酸与氨基酰胺缩合反应，并且在蛋白质水平做了验证，从蛋白质谱，圆二色光谱，荧光胶图，免疫印迹等多种角度，确认了反应的高效率，反应在1分钟即可完成对蛋白质的修饰，确认了光催化反应的高效率的修饰，为后续抗体-药物偶联策略的实施打下了基础。通过荧光成像等手段进一步证明，抗体仍具有靶向能力并且可以稳定存在。

图1 利用微流控系统筛选的化学选择性可见光诱导赖氨酸酰胺化方法

图2 抗体偶联物与高表达CD38+抗原细胞成像

总之，文中报道了一种高效、不可逆的选择性赖氨酸生物偶联的方法。通过微流控高通量筛选技术得到高效的有机小分子催化剂——核黄素四乙酸酯，该方法是通过在蓝光照射下核黄素催化剂催化硫代羧酸和赖氨酸酰胺化反应。文中证明了这些试剂在各种蛋白质、抗体和纳米抗体的赖氨酸选择性生物偶联中具有实用性，同时偶联物仍保持其天然活性。此外，它们可以作为有效的弹头，用于设计针对赖氨酸的共价配体或使用化学蛋白质组学方法检测人类蛋白质组中高活性赖氨酸残基。

以上工作由北京大学深圳研究生院|深圳湾实验室坪山中心李子刚教授、尹丰研究员，深圳湾实验室|北京大学深圳研究生院张欣豪副教授，坪山中心王蕊博士共同指导，由北京大学深圳研究生院博士研究生侯占峰、深圳技术大学万川博士、深圳湾实验室姜和明博士分别完成抗体修饰及表征部分、底物筛选部分和微流控催化剂筛选部分，为本文做出贡献的作者还有，北京大学深圳研究生院博士研究生邢韵、汪金鹏博士、郭小春博士、王跃娜博士，坪山中心刘志宏博士、安禹豪以及香港浸会大学的韩伟副教授等。此外，本工作依托于省部共建肿瘤化学基因组学国家重点实验室，得到了国家科技部、国家自然科学基金委员会、广东省自然科学基金委员会、深圳市科技创新委员会的资助。

Doi: doi.org/10.1039/D4GC03562C