对更高效、高选择性和更安全疗法的追求正在推动生物制药研究的创新，而非天然氨基酸（UAAs）已成为这一探索中的重要工具。通过拓展超出20种经典氨基酸的化学空间，UAAs为分子特性操控及下一代治疗药物与诊断试剂的设计提供了前所未有的机遇。

什么是非天然氨基酸？

非天然氨基酸（UAAs）是一类非蛋白质氨基酸，无法通过生物细胞的标准翻译机制整合到蛋白质中。它们既可天然存在，也可通过实验室合成，显著扩展了传统20种氨基酸的化学空间。

可用的非天然氨基酸类型

UAAs的多功能性源于其侧链的可设计性，每种侧链均具备独特的理化特性。主要类别包括：

· 化学修饰的天然氨基酸：通过改造20种天然氨基酸的侧链引入新特性。

· 新型侧链氨基酸：设计与合成具有完全新颖侧链的氨基酸（如含自然界不存在的功能基团）。

· β-氨基酸：氨基连接于β-碳而非α-碳的氨基酸（如β-丙氨酸，用于增强多肽稳定性）。

· D-型氨基酸：天然L-型氨基酸的镜像异构体。

此类结构多样性使得UAAs能够引入特异性反应活性、光谱探针或结构约束至多肽和蛋白质中。其独特的化学结构（经工程化设计的多样化侧链）赋予其超越天然氨基酸的特性，包括：

· 生物正交功能基团：可在生理条件下选择性反应的化学基团，实现复杂生物系统中蛋白质的精准标记与偶联。

· 光谱探针：荧光、磷光或其他光吸收/发射基团，支持体外及体内蛋白质的追踪与可视化。

· 翻译后修饰模拟物：模拟磷酸化、糖基化等修饰的氨基酸，助力研究其作用机制或开发更稳定的治疗性蛋白。

· 新型立体电子特性：通过调控蛋白质折叠、稳定性和靶标互作，优化药物研发中的先导化合物。

UAAs在生物制药中的应用

UAAs的影响已在生物制药多个关键领域显现，后续系列将深入探讨：

· 靶向药物开发：UAAs助力新一代肽-药物偶联物（PDCs）及其他蛋白治疗药物的创制，提升肿瘤等疾病治疗的靶向性与降低脱靶毒性。其精准控制药物偶联位点与化学计量的能力正在革新疾病治疗策略。

· 先进疫苗开发：UAAs用于设计更稳定且免疫原性更强的抗原，有望开发出针对多种传染病的更有效疫苗。策略包括增强抗原呈递及构建自佐剂疫苗候选物。

· 尖端诊断试剂：UAAs促进高灵敏度与特异性的生物传感器与成像试剂开发，助力疾病的早期检测与监测。其独特的化学修饰位点可连接多样报告分子，为生物过程研究提供前所未有的洞察。

UAAs的未来发展

该领域充满活力，当前研究聚焦于拓展化学多样性并克服合成挑战。新型合成技术（如镍/银电催化交叉偶联）正在提升UAAs的生产效率。人工智能与机器学习算法的整合有望预测肽-蛋白相互作用，并优化含UAAs肽段的所需特性。UAAs技术的持续进步将为解决广泛医疗难题提供高度特异性与高效的治疗方案。

敬请期待系列第二部分《超越20种氨基酸》，我们将探讨UAAs在靶向药物开发中的工程化潜力。

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