近日，西湖大学生命科学学院传来重大科研突破：卢培龙研究团队与李波等团队经过六年联合攻关，首次完成电压门控阴离子通道的精确从头设计，并成功实现人工设计离子通道蛋白的体内功能验证。这项被国际顶级期刊《细胞》收录的研究成果，标志着蛋白质设计领域从静态结构迈向动态功能设计的关键跨越。
离子通道作为细胞膜上的"分子开关"，在神经信号传递、肌肉收缩等生理过程中扮演核心角色。卢培龙形象地解释道："天然电压门控离子通道就像精密的安检系统，既能感知膜电位变化自动开合，又能选择性允许特定离子通过。"这种动态调控机制此前仅存在于自然进化形成的蛋白质中，人工设计具有同等功能的跨膜蛋白始终是国际前沿难题。
研究团队突破传统蛋白质设计框架，首次构建出具备电压响应特性的阴离子通道。通过创新设计策略，该通道不仅能根据膜电位变化改变构象，还能精确筛选氯离子等阴离子。更关键的是，团队与神经生物学专家李波团队合作，将人工通道植入小鼠大脑神经元后，观察到神经元放电频率较对照组降低37%，证实其在生理环境中具备完整功能。
实验数据显示，表达人工通道的神经元在电压刺激下，氯离子流速达到每秒1.2×10⁶个离子，与天然通道的活性水平相当。这种精准调控能力为开发新型神经调控药物开辟了道路，特别是在癫痫、慢性疼痛等与离子通道异常相关的疾病治疗领域具有潜在应用价值。
"我们证明了人工设计蛋白质不仅能存在，还能在复杂生物系统中发挥特定功能。"卢培龙强调，这项突破将推动蛋白质工程从"结构模拟"向"功能创造"转型。研究团队正在优化通道的选择性和响应速度，未来有望构建出按需调控神经活动的"智能开关"，为精准医疗提供全新工具。
