与无菌实验室环境中光洁的烧瓶相比，体内的细胞就像是杂乱的化学汤球。这意味着在实验室发明的化学反应在体内常常会失败。
为了理解细胞表面的糖衣，斯坦福大学化学教授卡罗琳·贝托齐（Carolyn Bertozzi）开发了一系列能够快速有效地反应的化学方法，即使在杂乱的细胞环境中也能奏效。她将该领域命名为“生物正交化学”，这彻底改变了生物学研究、医学成像和药物递送。
贝托齐说：“正交意味着不相互作用，生物正交意味着不与生物相互作用。” “在各种蛋白质、核酸、血液成分和组织以及所有这些东西中，这两种分子会忽略它们，相互反应生成产物。”
贝托齐将这种现象比作两位灵魂伴侣在派对上相遇。“就像在一个拥挤的房间里，人们嗡嗡作响，两个人可能会在房间对面找到彼此。突然间，所有人消失了，然后他们，你知道，相互反应。”
如果生物正交化学能够穿透身体而不改变它，那么在医学成像和药物递送方面将打开无限的可能性。从体内，这些分子可以标记和追踪其他感兴趣的化合物。例如，在小鼠身上，生物正交反应可以在 PET 扫描中突出显示肿瘤。
更重要的是，它们只能在目标位点反应，从而实现药物的局部递送。这避免了全身药物递送带来的有害副作用。
贝托齐说：“现在有一家公司正在进行临床试验，在人类癌症患者体内进行生物正交化学反应，将药物递送到肿瘤部位。”她为这家名为Shasqi Pharmaceuticals的公司提供咨询，该公司希望通过生物正交化学提高癌症患者的剂量强度并减少副作用。
生物正交化学彻底改变了医疗保健，但她对糖生物学的基本研究兴趣仍然吸引着贝托齐。
细胞被糖（或聚糖）覆盖，其功能数十年来一直困扰着科学家。贝托齐最初开发生物正交化学是为了研究聚糖。
贝托齐说：“70年来一直有报道称，聚糖遍布细胞表面，并且当细胞成为肿瘤的一部分时，这些结构会发生变化。”健康的细胞拥有一层整齐的聚糖，就像修剪整齐的草坪，而肿瘤细胞则拥有一层杂乱、过度生长的聚糖。
贝托齐的团队发现，肿瘤细胞上的聚糖是一种生存机制。“它们实际上会抓住免疫细胞上的受体，发送一个‘睡眠’信号，”她说。“我们利用生物正交化学工具才弄清楚这一点。”
与实验室的大部分工作一样，这一发现可能导致新的癌症治疗方法。Palleon Pharmaceuticals（贝托齐也为该公司提供咨询）开发了一种药物，可以像割草机一样修剪肿瘤细胞上过度生长的聚糖层。临床试验已于 2022 年 3 月开始。
贝托齐认为，她的另一个爱好——音乐——让她获得了许多在科学研究所需的技能。她说，她作为键盘手的经历教会了她如何仔细聆听，如何解决团队合作问题，以及如何摆脱失误。
