科技创新与评估|生物正交反应与点击化学研究综述

本文刊发于《今日科苑》2022年第10期。

引用本文：孟娇龙，姜雪峰.生物正交反应与点击化学研究综述[J].今日科苑，2022（10）：23-33，53

摘要：2022年诺贝尔化学奖授予了生物正交反应和点击化学的开拓者。生物正交化学反应的发展，为生命体内化学反应的研究带来了革命性的突破，其中最灿烂夺目的要属点击化学，以分子功能为导向模块化的快速搭建，高效稳定地实现功能分子之间的链接。生物正交化学经历了一系列发展历程，反应实用场景由试剂瓶走向复杂的生物机体，并在化学生物学、药物研发、临床诊疗等多个领域展示出广阔的应用前景。生物正交反应和点击化学秉持“大道至简”——用简单高效的方法实现分子的复合功能，带领化学进入功能主义时代。

关键词：诺贝尔化学奖，生物正交反应，点击化学，功能主义时代

瑞典皇家科学院10月5日宣布，2022年诺贝尔化学奖授予卡罗琳·贝尔托齐（Carolyn Bertozzi）、莫滕·梅尔达尔（Morten Meldal）和卡尔·巴里·夏普利斯（Karl Barry Sharpless），以表彰他们在发展生物正交化学和点击化学方面的贡献（图1）。贝尔托齐开发的生物正交化学实现了多种应用，包括新药研发，尤其是癌症靶向疗法的开发。在药物研究中，通常需要人工合成具有药物活性的天然分子，一般耗时较长且成本高昂。而梅尔达尔和夏普利斯的研究成果“点击化学”将化学链接简易化、高效化、模块化、功能化。获奖者作出的贡献被用于探索细胞和跟踪生命过程；不仅如此，研究人员通过生物正交反应提升了癌症药物的靶向性。诺贝尔化学委员会主席约翰·奥奎斯特（Johan Åqvist）说到：“今年的化学奖不是关于复杂的问题，而是用容易和简单的方法处理问题。

1.生物正交化学的由来及发展

生物正交化学（Bioorthogonal Chemistry）这个术语是由卡罗琳·贝尔托齐（Carolyn Bertozzi）研究小组创造，该小组多年来一直引领生物正交化学领域。何为生物正交？生物正交化学是在生理环境下对生物分子没有干扰、对生物化学反应进程影响甚小的一类反应。判定生物正交反应的标准为：①反应可在生理环境下进行（水，常温和pH值）；②反应具备高选择性、高产率，且不受生物体内水或内源性试剂（亲核试剂、亲电试剂、还原剂和氧化剂）影响；③低浓度下反应依然高效快捷且可获得稳定的产物。2010年至2020年间的生物正交化学相关数据显示其应用逐年攀升，其中生物成像是研究应用最广的领域，其次是新药研发和药物递送。

生物正交反应的发展十分迅猛，其时间轴如图2：2000年，施陶丁格链接（Staudinger Ligation）；2002年，铜催化的叠氮－炔基环加成反应（Copper-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition，CuAAC）；2003年，基于活性蛋白质的分析技术（Activity-Based Protein Profiling，ABPP）；2004年，环张力促进的叠氮－炔环加成（Strain-Promoted Azide-Alkyne Cycloaddition，SPAAC）；活体细胞表面聚糖成像（In Vivo Cell Surface Glycan Imaging）；2006年，生物正交非标准氨基酸标记（Bioorthogonal Noncanonical Amino acid Tagging，BONCAT）；2008年，四嗪链接（Tetrazine Ligation）；2010年，荧光非标准氨基酸标记（Fluorescent Noncanonical Amino Acid Tagging，FUNCAT）；2012年，四嗪链接的基因编码（Genetic Encoding by Tetrazine Ligation）；2013年，首次报道点击释放（Click to Release）；2016年，药物原位自组装（In situ Drug Assembly）；2017年，靶向抗癌药物（Cancer Drug Targeting）；2018年，点击释放（Click to Release），抗体－药物偶联物与四嗪结合给药；2021年，微针技术（Microneedles）；点击释放（Click to Release），聚合物结合的四嗪全身性给药。

2.生物正交的化学反应

目前已超过二十多种反应被应用于生物正交化学领域，其中施陶丁格－贝尔托齐反应、铜催化叠氮与炔烃环加成反应（CuAAC）、环张力促进叠氮－炔基环加成反应（SPAAC）和四嗪链接（Tetrazine Ligation）等是目前最具代表性的点击化学反应[6-8]。

2.1施陶丁格链接（Staudinger Ligation）

最早的生物正交反应是基于施陶丁格反应（Staudinger Reaction）的链接。叠氮化合物与三苯基膦反应结合，离去一分子的氮气后形成氮磷叶立德中间体，进而与水作用生成苯胺和三苯基氧膦（图3）。

Bertozzi对经典的Staudinger反应进行了优化，将酯基与三芳基膦试剂安装在同一个分子骨架上（图4）。同样，叠氮化合物与芳基膦结合后会形成四元环过渡态，离去一分子氮气后产生高活性的氮磷叶立德中间体；随后邻位羧酸甲酯的烷氧基与之发生反应，离去一分子甲醇形成酰胺键，实现分子的高效类肽链接。

2.2铜催化叠氮－炔基环加成反应（Copper-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition，CuAAC）

CuAAC即为第一代点击化学。何为点击化学？“点击化学”的英文表述为Click Chemistry，其中Click源于美国俚语：click it or ticket it（系好安全带，否则吃罚单）。

Click Reaction意指化学反应像系安全带一样简单，“喀哒”扣起来即可实现，这一比喻令点击化学的优势形象生动（图5）：效率高、速度快、应用广、条件温和、模块化操作、无毒害副产物等等。点击化学的意义并不仅仅在于降低了操作难度，其简单的操作也为这种技术的广泛应用创造了条件。

1961年，Rolf Huisgen就报道了此类1，3-偶极环加成反应。但在随后的延伸应用中，由于叠氮化物的毒性与爆炸性、反应条件的高温要求、反应体系的选择性问题等等，导致该反应并未受到太多重视。直到2001年，Meldal教授报道一价铜作为催化剂，叠氮化物和炔烃反应合成1H-[1,2,3]-三唑的1,3-偶极环加成。叠氮化物和固相负载的多肽分子末端炔烃在一价铜催化下，室温下发生高效快速环加成反应，以高于95%的产率得到单一区域选择性的1H-[1,2,3]-三唑（图6）。反应底物适用范围非常广，伯、仲、叔、芳烷基叠氮和糖基叠氮均能兼容；反应具有优异的官能团耐受性，即使在硫酯/酯/酰胺/Fmoc/三苯甲基和氨基酸的存在下，依然能以高收率获得目标产物。

同年，美国Scripps研究所的Sharpless教授也独立报道了铜催化叠氮化物-炔烃环加成反应。他们的反应是在水相中进行，使用的催化剂是CuSO4·5H2O，二价铜在反应体系内被原位还原成一价铜（图7）。该水相中的CuAAC反应在化学生物学中被广泛使用，并发展成为点击化学中的主要反应。

自 Sharpless 教授正式提出“点击化学”概念以来，点击化学在生物化学、药物化学以及材料化学等领域得到了广泛的应用。 点击化学以有机合成子的模块化组装为特征，强调以碳－杂原子键甚至无机链接的合成为基础，用简单可靠和高选择性的化学转化来获得更为广泛的分子多样性。 效率高、选择性高、条件温和、不受水氧干扰等成为点击化学的显著优势。 Sharpless 课题组通过在乙酰胆碱酯酶（ AChE ）内使用点击化学令两种抑制剂产生交联并进行 linker 筛选，利用叠氮与炔环加成直接结合探针分子，成功发现了世界上最强的 AChE 抑制剂之一（图 8 ）。 该研究表明，原位点击化学方法在先导化合物的发现和优化方面具有巨大潜力。 如图 8 所示，在其与蛋白质亲和力未知的前提下，仍然可以在酶的结合位点内找到生成强效抑制剂的高效试剂。 因为只要两种成分中的某一种具有足够的亲和力，就可以作为“锚定分子”。 而叠氮化物 TZ2 在此研究中就是极好的“锚定分子”，即使在非常低的浓度也可以满足酶活性位点附近的反应。

由于CuAAC中使用的二价铜会在细胞中产生“活性氧”物种（ROS）引起氧化损伤，而抑制一价铜氧化为二价铜需要添加抗坏血酸等还原剂，产生的副产物同样具有细胞毒性，这些都导致CuAAC在活体内的应用受阻。为了使CuAAC适用于活体内研究，各种配体稳定铜催化剂的工作引起广泛重视，研究者通过优化铜催化剂的配体来改善细胞通透性，使它们在生命系统中更加实用。常规的点击化学CuAAC反应体系在药物化学和材料化学等领域的广泛应用也不断遇到新的问题：CuAAC需要使用一价铜作为催化剂，需要无氧环境保持催化活性，且铜催化剂具有一定的毒性，反应后的金属残留限制了CuAAC反应在生物医药材料方面的应用；反应过程中使用的叠氮化物通常需要以易爆且剧毒的叠氮钠作为原料合成，存在一定的危险性。

Sharpless 团队在 2014 年发现了第二代点击化学：硫（ VI ） - 氟交换反应（ SuFEx ）。其在无金属参与条件下实现的分子高效链接强大而可靠。有机硫氟化物的研究历史悠久，最早可追溯到 19 世纪中期。直到 20 世纪 20 年代 Steinkopf 的工作，有机硫氟化合物的特性才被广泛认识。同时，上海有机所陈庆云课题组针对硫氟化物的研究也是重要启发。自 1989 年“陈氏试剂”氟磺酰二氟乙酸甲酯（ FSO2CF2CO2Me 或 MFSDA ）报道以来，便广泛用于芳基、烯基甚至烷基卤化物的铜介导三氟甲基化反应。数十年来，该试剂作为二氟卡宾前体和自由基二氟烷基化试剂得到了进一步的发展。这些工作促使了近一个世纪后 SuFEx 点击化学的出现。与常见的硫氯键（ S-Cl ）不同，硫氟键（ S-F ）具有很高的化学稳定性，可以耐受各种异常苛刻的反应条件；且可以通过精准的活化释放出潜在高效的反应性，实现精准控制的亲核硫氟交换。这种带着难以置信的“反差萌”反应性的高价硫氟化物横空出世，打开了点击化学世界的新大门。这些像安全带锁扣一样高效快捷的链接特性，都归因于动力学稳定性和热力学反应性的“矛盾性结合”。

SuFEx试剂在特定条件的活化下又可通过亲核取代发生脱氟反应。硫氟交换化学利用硫氟官能团这一特殊的稳定性与反应性相结合的性质，通过乙烯基磺酰氟（ESF）、硫酰氟（SO2F2）、四氟氧硫（SOF4）等含氟硫砌块与酚胺等亲核试剂反应得到硫氟交换底物，进而实现高效的化学转化和分子链接，被称为新一代点击化学（图9）。该类反应不受空气和水分等环境因素影响，不受自由基影响，同时也不产生自由基，具有良好的热稳定性和紫外线稳定性，只需要简单的步骤就可以得到高度稳定的硫氟交换反应前体，一定程度上解决了经典点击化学反应的诸多问题。因此，硫氟交换点击化学已在材料化学、药物化学和生物化学等领域展现出巨大的应用价值。用于创建分子间链接的“分子插件”概念，覆盖了生物SuFEx的新兴领域，所涉及的研究方向包括：生物偶联、反向药物发现（Inverse Drug Discovery，IDD）和新型SuFEx药物发现（使用“睡美人”式探针）。SuFEx点击化学涵盖的应用领域广泛，例如合成化学、生物化学和药物发现、聚合物和材料科学等（图10）。

硫氟化学从二十世纪初起源以来取得了长足发展，SuFEx反应特征鲜明：首先也是最重要的是其反应条件不含金属，这在下文讨论的化学生物学和药物化学中的应用具有十分重要的意义；其次，与CuAAC形成的三氮唑链接相比，SuFEx链接形成的分步链接更加多样化，可以通过与芳基硅基醚、胺和碳亲核试剂的硫氟交换形成新键；最后SuFEx和CuAAC的一个关键区别在于反应底物，CuAAC的点击化学通常需要先将叠氮官能团安装到反应偶联的骨架上，SuFEx在这方面通常更灵活，是通过系列的SuFEx-hub（如SO2F2、SOF4和ESF，俗称“分子插件”）将常见的天然官能团（如胺和酚等）结合起来实现的。SO2FN3与一级胺类化合物的快速交换构建叠氮库的反应，高效模块化地构建了点击化合物库（图11）。氟代砜亚胺与炔烃、烯烃这些不饱和键的SuFEx链接，也带来了碳链接的新局面。点击化学的发展吸引了全球生物化学家，正朝着多元化方向发展，多种反应均被纳入到点击化学的范畴中。

2.3环张力促进叠氮-炔基环加成（Strain-Promoted Azide-Alkyne Cycloaddition，SPAAC）

无铜（Cu-Free）点击化学，或环张力促进叠氮-炔环加成（SPAAC）最早由Bertozzi开发。避免了铜催化剂的使用，促使该反应可以在活体（in vivo）中进行。其次，相较于末端炔烃，SPAAC的副反应更少。其对于反应环境兼容性很高，在酸性、碱性、水等诸多条件下均能反应。SPAAC中底物环辛炔特点鲜明：炔基碳（sp杂化）通常夹角为180°，但环辛炔的环状结构将C-C≡C的键夹角扭曲至160°（环辛炔是能被分离出的分子内张力最大的炔烃），其能级更接近于反应过渡态，这种高张力分子的底物被证实非常适合点击化学反应。但是，与CuAAC相比未取代环辛炔的SPAAC反应速率明显更慢。因此，科学家一直致力于提高环加成的速率：①在环辛炔上引入吸电子基团（如氟原子）；②在环辛炔上添加氮原子；③修饰为二苯并环辛炔。较为成功的例子是4-二苯并环辛醇（DIBO）和杂氮二苯并环辛炔类化合物（DIBAC），随着环张力的增加，它们与叠氮化物的反应速率更快，同时分子骨架大小还可以调节在生物体内对接生物分子的效率。双环[6,1,0]壬炔（BCN），结合了环辛炔的高反应性，又缩小了分子骨架，更容易进入生物大分子（如蛋白质和聚糖）（图12），也促进了SPAAC在生物正交化学中的广泛应用。

2.4其他生物正交反应

（1）四嗪链接（Tetrazine Ligation）。Joseph M Fox和Scott A Hilderbrand课题组首次报道了四嗪链接生物正交法。四嗪类化合物与烯烃发生逆电子需求的Diels-Alder反应（iEDDA），随后释放氮气生成并环辛烷二氢吡啶类化合物。该反应适用多种亲双烯体，常见的多为张力环烯（如反式环辛烯）。四嗪链接的快速动力学使得该反应在活细胞中的应用中几乎是最佳的。然而，四嗪化合物在水相或含有硫醇的体系中稳定性并不好，反应性最高的四嗪也成了最不稳定的因素。带有取代基的四嗪类化合物，特别是单甲基取代的四嗪化合物，在没有大幅降低反应性的情况下显示出优异的稳定性。随后，Prescher课题组报道了1,2,4-三嗪类在iEDDA反应中的应用，在保证各类亲双烯体同样优异的iEDDA反应速率下，三嗪类比对应的四嗪类化合物更稳定。同时，亲双烯体的结构优化可以平衡稳定性与反应性，所以反式环辛烯是目前研究最广泛的亲二烯体，可以异构化为更稳定、不具有反应性的顺式环辛烯。Bonger等人开发了乙烯基类硼酸，此类亲双烯体是水溶性的，稳定却反应性高。乙烯基硼酸类化合物的硼酸与苯酚羟基有弱配位作用，可以拉近两个反应物之间的距离，促使它们快速发生分子内iEDDA，实现了生物体内快速的四嗪链接。

（2）四氮唑链接。1967年，Huisgen首次报道了四氮唑化合物与乙烯类化合物在紫外光照驱动下发生1,3-偶极环加成反应，最终生成二氢吡唑。然而，紫外线对人体组织的穿透能力有限，不易作用至体内分子；且长时间暴露在紫外线下会对细胞造成损伤，使得此反应应用受限。后来，Qing Lin课题组实现了近红外光下双光子诱导该反应的光点击反应。

（3）羟肟链接。在羟肟链接中，由于酮官能团对生物分子的安全性及惰性，酮类要优于醛类。然而酮的反应速率大幅低于醛，改善其动力学一直是科学家们聚焦的热点，例如使用苯胺以及间苯二胺作为催化剂。但由于生理环境下的反应动力学缓慢，生物体内的肟链接研究当前仍具挑战。

（4）异腈四嗪链接。异氰类化合物可与四嗪类化合物发生[4+1]环加成，形成双环希夫碱中间体，通过逆Diels-Alder反应离去一分子氮气后产生异吡唑。由伯烷、仲烷基异氰化物衍生的异吡唑是不稳定的，会异构化为亚氨基吡唑。随后亚氨基吡唑水解得到氨基吡唑和醛酮，导致该反应并不适合生物正交。而叔异氰化物衍生的异吡唑不会发生异构化，在水相中水解缓慢，从而得到更稳定的异吡唑产物。

3.生物正交化学的应用

随着生物正交反应类型逐渐增多，已被广泛应用到药物开发、药物递送、生物标记及成像等多个领域。同时该反应也拓展至不同类型的生物分子，如蛋白质、聚糖、脂类和核酸等，让我们看到了生物正交化学在生物化学领域的广阔应用前景。

3.1功能维度

3.1.1药物开发比如抗体药物偶联物（ADC）合成，CuAAC在ADC合成应用中具有巨大的应用前景。目前，研究人员已设计出基于CuAAC的高效率ADC合成方法，由此发展出的偶联技术能够利用天然糖基化位点实现定点偶联，可将单克隆抗体在短短几天内转化为稳定的ADC。该技术基于两个过程：首先是酶重塑（修饰和用叠氮标记），然后是基于无铜点击化学的高效链接。不仅如此，还有基于点击化学的PROTAC合成，利用点击化学平台使用Cereblon（CRBN）和Von Hippel-Lindau（VHL）链接酶配体制备PROTAC库，用于实现在两种肺癌细胞中靶向降解BRD4蛋白，进而杀死癌细胞。

3.1.2药物递送生物体内正确给药对于机体作用至关重要。当一种药物在错误的时间或位点发挥作用时，它可能没有达到期望的效果，甚至可能引起严重的副作用。精准控制药物递送及释放是提高药物疗效、减少副作用的一种方法。生物正交化学通过控制药物释放的时间和位点，常用于药物在体内精准释放、定位及作用。由于反式环辛烯（TCO）和四氮嗪的反应高效快捷，常应用于“点击释放”。生物正交化学可以通过生物正交标记的代谢整合来控制药物释放的位置，从而提高药物作用效率。聚糖常见于细胞表面，特异性聚糖调节细胞免疫反应。生物正交化学同样可用于小分子前体药物组装，从而最大限度减少脱靶效应。它可使细胞内产生渗透性较低的药物，减少药物进入细胞遇到的阻碍。1986年，Rideout课题组首次实现了这一想法，使用辛醛和N-氨基癸基胍形成腙，其可促使生物膜破裂，进而导致细胞死亡（虽然醛和酮在技术上并非生物正交反应，但反应却又发生在细胞膜内）。因此，可以认为该反应属于生物正交反应。2016年，Bradley小组使用固载纳米铜颗粒来催化叠氮-炔环加成产生线粒体选择性荧光，并表明它可以选择性地线粒体成像。同样使用CuAAC方法制备了combrestatin A4的类似物，该类似物可使SKOV-3细胞的生长增殖降低70%，且含铜纳米颗粒植入斑马鱼体内，未观察到毒性。

3.1.3生物标记和成像应用细胞表面生物分子的生物学活性可以直观表达细胞状态信息。因此，选择性示踪以及针对细胞表面生物分子修饰的研究是十分必要的。当前传统的方法主要是通过不同的生物配体（包括抗体、寡核苷酸适配子和肽类等）来修饰成像探针，而这些生物配体可以靶向并特异性地附着在细胞表面的内源性生物分子上，进而实现标记成像。然而，由于细胞表面靶向生物分子数量并不多，以及成像探针的非特异性结合和吸收，传统策略的疗效受到极大限制。不仅如此，某些靶向生物分子可能在某些细胞表面表达不均，尤其是异质性肿瘤细胞。这些因素共同降低了传统生物标记的选择性及高效性。为了克服传统分子标记技术的局限，生物正交点击反应与代谢工程的有效结合，构建了高特异性及高灵敏性的分子标记策略。前体首先用生物正交化学官能团（如炔基和叠氮基）进行修饰，进而被引入到生命系统中。再通过体内生物正交点击反应的特异性靶向实现多种应用。生物正交标记比传统的主动靶向策略更高效可靠，这也取决于细胞表面自然表达的受体数量。因为用于生物正交标记的外源合成受体可以在细胞表面大量表达，无论细胞表面显型如何，都可以通过共价键连接来实现显像剂的更多引入，进而达到更有效的成像应用。生物正交点击化学已被广泛应用于多种生物分子的体内标记和成像，如抗体、蛋白质、DNA、RNA和脂质。

3.2物质维度

3.2.1蛋白尽管基因学和蛋白质组学技术在不断发展进步，但针对蛋白质组学的全面研究依然任重道远。具体而言，传统的生物学和分析方法无法解决蛋白质与小分子之间相互作用的诸多问题：包括药物、候选药物、代谢物或蛋白质翻译后修饰（PTMs）。幸运的是，化学家们通过生物正交反应填补了这一实验缺口。这些反应允许将具有高选择性、高反应性的化学基团引入小分子或蛋白质中，且不影响它们的生理机能，进而选择性地安装、分析、标记，进行下游研究。利用最通用的生物正交反应如点击化学，来克服生物学方法的局限性，使关键的蛋白质－小分子相互作用和PTMs在生物环境中选择性标记和功能体现成为可能。近年来，点击化学与基于质谱分析的蛋白质组学研究方法的结合在生物学领域得到广泛应用，特别是为新生成蛋白、棕榈酰化修饰蛋白、糖基化修饰蛋白及磷酸化修饰蛋白的检测提供了方法，在蛋白质与蛋白质的相互作用、microRNA生物合成和microRNA前体与蛋白质相互作用方面也广泛应用。点击化学的使用对探索蛋白质生物学起到了巨大的推动作用。

3.2.2聚糖生物正交化学已被证明是了解聚糖结构、链接定位和生物功能的重要实验方法。聚糖是附着在细胞壁多肽、蛋白质和脂类上的寡糖，可以用于选择性地观察细胞类型。糖代谢前体包括许多用于生物正交反应的化合物，如叠氮化物、末端炔烃和高张力炔烃。可借助生物正交搭档化合物来观察聚糖：Bertozzi研究小组发现保守的小非编码RNA带有唾液化聚糖，并且存在于多种细胞类型和哺乳动物的人工培养细胞内和体内。这一发现使用的策略是通过叠氮基团修饰的糖前体对细胞或动物进行点击反应来实现生物标记。使用叠氮标记的唾液酸前体，经过乙酰化的N-叠氮基乙酰甘露糖胺（Ac4ManNAz）会在生物体内被转化为叠氮乙酰基唾液酸（azide-tagged sialic acid，SiaNAz），然后再注射入带有标记肽的环辛炔分子；当这个标记分子游走到SiaNAz分子附近时，“click”它们就会结合在一起，这就是分子中的炔基和叠氮基发生了点击反应；而标记肽也就被添加到了SiaNAz分子上，从而SiaNAz分子在各个组织和器官中的分布情况也就清楚了。借助生物正交化学，在RNA生物学和糖生物学之间建立了直接的链接界面，同时还有许多新的发现处于探索中。

3.2.3核酸叠氮修饰的核苷三磷酸已被证实可以与DNA骨架相结合，为进一步的示踪标记提供了生物正交工具。烯基脱氧核苷和炔基核苷被用于标记大鼠DNA和RNA。Devaraj团队开创的一种方法包括将生物正交反应链接到反义寡核苷酸的末端，然后衍生的寡核苷酸以这种方式与目标核酸链杂交，使生物正交反应足够接近从而发生，产生荧光。该体系运用四嗪链接进行分子链接，其中一个组分含有一个荧光团，该荧光团被四嗪基团淬灭，环加成去除四嗪基团淬灭剂并激活荧光。

3.2.4脂类针对脂类进行生物正交标记一直具有挑战性。与蛋白质或核酸不同，生物脂是一组不同的生物化学物质，在生物系统中扮演多重角色。脂质类似物的渗透通常需要类似物输送，研究人员制备脂类的生物正交功能化类似物（包括脂肪酸、甾醇、磷脂和鞘脂），这些脂肪酸类似物带有可发生点击反应的叠氮或炔基基团，可成为跟踪脂肪酸代谢或脂质组学的重要探针，也被用于研究转译后的蛋白质脂化。此类脂肪酸类似物的弊端在于它们可以进入多种脂类，进而导致标记特异性降低。

4.机遇与挑战

生物正交化学打破了学科领域之间的界限，将化学学科、生命科学、医学药学、材料科学多学科交叉的步伐带入了功能主义时代，其中点击化学的高效精准性为生物正交反应提供了功不可没的反应基础。生物正交点击化学将各个生物医学领域的发展带到了可视化的新高度。生物正交带着她“大道至简，功能为王”的理念，还在不断前进发展，并将在人类探索未知的道路上披荆斩棘，再放异彩。

参考文献略

孟娇龙，男，硕士，华东师范大学在读博士生，研究方向为可见光催化的循环化学。

姜雪峰，男，博士，二级教授，华东师范大学，研究方向为合成方法创制导向的药用天然产物全合成、功能材料合成；科学本质建模导向的高端仪器开发、合成自动化与智能化。 * 通讯作者。

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