北京
如果能夠看見細(xì)胞內(nèi)部正在發(fā)生的一切，人類對(duì)生命的理解或許會(huì)完全不同。
神經(jīng)元何時(shí)放電、蛋白質(zhì)如何相互作用、細(xì)胞何時(shí)進(jìn)入壓力狀態(tài)——這些關(guān)鍵過程往往發(fā)生在極其微小、極其短暫的尺度上。
幾十年來，熒光蛋白讓科學(xué)家第一次“點(diǎn)亮”了細(xì)胞內(nèi)部，但很多最重要的信號(hào)仍然隱藏在黑暗中。
現(xiàn)在，一群物理學(xué)家和生物學(xué)家正在嘗試一種看似不可思議的辦法：把普通的熒光蛋白升級(jí)為量子傳感器。
2026年3月3日，《自然》（
Nature）記者尼古拉·瓊斯（Nicola Jones）報(bào)道了量子蛋白研究的最新進(jìn)展。
如果這一想法真的成熟，它不僅可能改變細(xì)胞成像技術(shù)，甚至可能重塑我們觀察生命的方式。
但問題是：蛋白質(zhì)真的能成為量子技術(shù)的核心工具嗎？
本文18小節(jié)，6500多字：
熒光蛋白的“量子升級(jí)”
生物量子傳感的興起
第二次量子革命
鉆石量子傳感器的成功
生物學(xué)應(yīng)用的難題
鉆石之外的新選擇
量子化的熒光蛋白
鎖定一種現(xiàn)成蛋白
曾被“討厭”的量子狀態(tài)
在活細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)量子傳感
仍待突破的難題
神經(jīng)信號(hào)探測(cè)的新希望
重塑核磁成像
一次觀察多種蛋白
蛋白版“核磁共振”
從原理驗(yàn)證到真實(shí)設(shè)備
“磁遺傳學(xué)”的新可能
下一代量子傳感器？
2026年3月3日，《自然》（Nature）關(guān)于量子蛋白研究最新進(jìn)展的報(bào)道截圖。
幾十年來，一種來自晶水母的天然分子一直照亮著現(xiàn)代生物學(xué)。借助這種會(huì)發(fā)出綠色熒光的蛋白質(zhì)，科學(xué)家能夠在細(xì)胞內(nèi)部“點(diǎn)燈”，實(shí)時(shí)觀察生命活動(dòng)的細(xì)節(jié)。
如今，這種經(jīng)典工具正迎來一次出人意料的升級(jí)：研究人員開始利用它們的量子特性，讓這些蛋白質(zhì)具備類似量子計(jì)算基本單元的能力。一些科學(xué)家認(rèn)為，這可能開啟一種全新的研究工具——“量子蛋白”。
瓊斯在報(bào)道中指出，如果這一思路成熟，科學(xué)家或許能夠以前所未有的方式觀察細(xì)胞內(nèi)部的物理與化學(xué)過程。
晶水母。（圖源：Jim G from Silicon Valley, CA, USA, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons）
1.
熒光蛋白的“量子升級(jí)”
在自然界中，晶水母之所以會(huì)發(fā)出微弱的綠色光芒，是因?yàn)轶w內(nèi)含有一種綠色熒光蛋白（Green Fluorescent Protein，GFP）。幾十年來，這類分子已經(jīng)成為生物實(shí)驗(yàn)室最常用的工具之一。
研究人員可以利用熒光蛋白：
追蹤細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的位置
觀察蛋白質(zhì)活性變化
檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境
驗(yàn)證藥物是否命中目標(biāo)
但現(xiàn)在，一些物理學(xué)家和生物學(xué)家開始嘗試將它們轉(zhuǎn)變?yōu)榱孔颖忍?/strong>。
美國(guó)芝加哥大學(xué)的量子工程師彼得·毛雷爾（Peter Maurer）表示，實(shí)驗(yàn)室常用的熒光蛋白標(biāo)簽“實(shí)際上可以被改造成量子比特”。這一設(shè)想聽起來頗具科幻色彩，但其背后的物理機(jī)制并非全新概念，而且在原理上已經(jīng)被證明可行。
一旦引入量子效應(yīng)，這些蛋白質(zhì)傳感器可能具備前所未有的靈敏度。
例如：
探測(cè)神經(jīng)元放電產(chǎn)生的微弱磁場(chǎng)
檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)離子流動(dòng)
識(shí)別極微量的自由基（這些分子可能預(yù)示細(xì)胞壓力或癌癥早期信號(hào)）
更重要的是，研究人員還可以通過外部手段遠(yuǎn)程開啟或關(guān)閉這些量子傳感器，這使它們?cè)谛滦统上窦夹g(shù)甚至醫(yī)療治療中具有潛在價(jià)值。
美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校的生物傳感器專家張津（Jin Zhang，音）表示，科學(xué)家長(zhǎng)期以來一直受限于熒光標(biāo)記的靈敏度，而量子版本可能帶來完全不同的可能性。
她認(rèn)為，這些技術(shù)未來可能開啟許多尚未被想象到的應(yīng)用。
2.
生物量子傳感的興起
“量子蛋白”只是更大趨勢(shì)的一部分——量子傳感技術(shù)正迅速進(jìn)入生物學(xué)領(lǐng)域。
盡管蛋白質(zhì)量子傳感器仍處于早期階段，但研究人員認(rèn)為技術(shù)障礙并不多。某些可用蛋白已經(jīng)是現(xiàn)成材料，而操控這些系統(tǒng)所需的設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室中也相當(dāng)常見。
美國(guó)加州大學(xué)圣巴巴拉分校的物理學(xué)家阿尼婭·賈伊奇（Ania Jayich）表示，過去很多人認(rèn)為這種跨學(xué)科研究幾乎不可能實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)在情況已經(jīng)發(fā)生變化。
“那種‘這大概永遠(yuǎn)行不通’的想法已經(jīng)不成立了?！?/strong>
3.
第二次量子革命
這一研究浪潮的背景，是物理學(xué)界正在經(jīng)歷的“”。
在20世紀(jì)初的第一次量子革命中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了量子世界的一系列奇特性質(zhì)，例如：
疊加態(tài)：一個(gè)系統(tǒng)可以同時(shí)處于多個(gè)狀態(tài)
量子糾纏：不同粒子的量子狀態(tài)可以神秘地相互關(guān)聯(lián)
而在當(dāng)下的中，研究人員開始主動(dòng)操控單個(gè)量子性質(zhì)，從而開發(fā)新的技術(shù)應(yīng)用，包括：
量子計(jì)算
量子通信
量子傳感
量子計(jì)算依賴于穩(wěn)定、不受環(huán)境干擾的量子比特；而量子傳感恰恰相反——它利用量子比特對(duì)外界環(huán)境的敏感性，通過這些變化來進(jìn)行精確測(cè)量。
例如：
磁共振成像通過測(cè)量人體氫原子核的自旋來生成圖像
超導(dǎo)量子干涉儀可以檢測(cè)腦磁信號(hào)，用于腦磁圖掃描
4.
鉆石量子傳感器的成功
目前應(yīng)用最廣泛的量子傳感器之一，是所謂的“氮—空位鉆石中心”。
這種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在鉆石晶體中：一個(gè)碳原子被氮原子替代，同時(shí)鄰近位置缺失一個(gè)碳原子，形成一個(gè)空位。
在這一結(jié)構(gòu)中：
電子自旋可以被微波和激光操控
磁場(chǎng)、溫度等環(huán)境變化會(huì)改變電子發(fā)出的光信號(hào)
因此，它可以作為極其靈敏的量子傳感器。
與許多需要極低溫運(yùn)行的量子系統(tǒng)不同，這種鉆石傳感器在室溫下也能穩(wěn)定工作。目前，研究人員已經(jīng)使用鉆石薄片或納米晶體開發(fā)出多種設(shè)備，例如用于檢測(cè)半導(dǎo)體性能。
5.
生物學(xué)應(yīng)用的難題
盡管鉆石量子傳感器在物理學(xué)中取得成功，但進(jìn)入生物體系卻困難重重。
原因很簡(jiǎn)單：生命系統(tǒng)“溫暖而混亂”。
賈伊奇指出，細(xì)胞內(nèi)部充滿復(fù)雜分子與化學(xué)反應(yīng)，這對(duì)精密的量子測(cè)量來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。
不過，這一領(lǐng)域正在迅速升溫。
例如：
美國(guó)芝加哥大學(xué)的芝加哥量子研究所已經(jīng)將生物量子傳感列為重點(diǎn)方向
美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)在2023年增加了相關(guān)資助
英國(guó)在2024年成立了量子生物醫(yī)學(xué)傳感研究中心
倫敦大學(xué)學(xué)院的物理學(xué)家約翰·莫頓（John Morton）認(rèn)為，現(xiàn)在正是量子技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵時(shí)期。
6.
鉆石之外的新選擇
研究人員已經(jīng)在探索多種應(yīng)用，例如：
利用鉆石量子傳感器實(shí)現(xiàn)納米尺度磁共振成像
在手術(shù)中更精確地追蹤磁性示蹤劑
開發(fā)靈敏度比傳統(tǒng)方法高10萬(wàn)倍的實(shí)驗(yàn)性艾滋病毒檢測(cè)技術(shù)
與此同時(shí)，許多團(tuán)隊(duì)也在嘗試把鉆石納米傳感器直接放入細(xì)胞內(nèi)部。
但這種方法仍有明顯局限。
最主要的問題是：尺寸和定位。
與蛋白質(zhì)相比，鉆石傳感器通常大約大十倍，而且難以精確放置到細(xì)胞內(nèi)部的特定位置。
相比之下，熒光蛋白具有天然優(yōu)勢(shì)：
尺寸極小
可以通過基因工程在細(xì)胞內(nèi)精準(zhǔn)生成
能夠緊貼研究目標(biāo)分子
賈伊奇表示，這種定位能力帶來的優(yōu)勢(shì)是巨大的。
也正因?yàn)槿绱?，越來越多科學(xué)家開始設(shè)想：如果蛋白質(zhì)本身就能成為量子傳感器，會(huì)發(fā)生什么？
——這正是“量子蛋白”概念誕生的背景。
7.
量子化的熒光蛋白
大約十年前，芝加哥量子研究所主任大衛(wèi)·奧施洛姆（David Awschalom）開始思考一個(gè)問題：是否能找到一種分子，本身就可以充當(dāng)量子比特？
如果這種量子比特能夠通過化學(xué)合成穩(wěn)定制造，而不是像傳統(tǒng)方式那樣從鉆石或半導(dǎo)體材料中“雕刻”出來，那么量子技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式將發(fā)生巨大變化。
2020年，奧施洛姆團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》（Science）發(fā)表研究，證明一種合成有機(jī)金屬分子能夠表現(xiàn)出量子比特行為。隨后，他們又在其他分子體系中重復(fù)了這一成果。
這一突破讓奧施洛姆開始把目光投向生物體系。他與毛雷爾合作，尋找能夠在細(xì)胞環(huán)境中工作的量子分子。
奧施洛姆表示，這本質(zhì)上是同一個(gè)想法，只不過對(duì)象換成了天然就適合進(jìn)入細(xì)胞的生物分子。
利用綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)化的大腸桿菌。（圖源：DanceWithNyanko, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons）
8.
鎖定一種現(xiàn)成蛋白
研究團(tuán)隊(duì)最終把目標(biāo)鎖定在一種常見實(shí)驗(yàn)工具上：增強(qiáng)型黃色熒光蛋白（Enhanced Yellow Fluorescent Protein，EYFP）。
這種蛋白是生物學(xué)家改造得到的熒光分子，具有明亮的黃色發(fā)光特性，在實(shí)驗(yàn)室中幾乎可以直接購(gòu)買使用。
從物理學(xué)角度看，奧施洛姆指出，這種分子的電子能級(jí)結(jié)構(gòu)與許多現(xiàn)有量子比特系統(tǒng)非常相似。
熒光蛋白的發(fā)光機(jī)制本身就源于量子過程：當(dāng)激光照射時(shí)，電子被激發(fā)到高能態(tài)，隨后回落到穩(wěn)定能級(jí)并釋放光子，從而產(chǎn)生熒光。
在生物實(shí)驗(yàn)中，研究人員通常會(huì)把熒光蛋白的基因序列插入到目標(biāo)蛋白編碼旁邊。這樣，當(dāng)細(xì)胞表達(dá)目標(biāo)蛋白時(shí)，熒光標(biāo)簽也會(huì)同時(shí)表達(dá)。只要用激光照射樣品，目標(biāo)蛋白的位置就會(huì)像圣誕樹燈飾一樣亮起。
隨著時(shí)間推移，科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出多種不同顏色的熒光蛋白。同時(shí)，蛋白質(zhì)工程師也在不斷開發(fā)新的傳感器版本，使其能夠?qū)?xì)胞內(nèi)部環(huán)境變化作出響應(yīng)，例如：
酸堿度（pH）變化
細(xì)胞內(nèi)機(jī)械力
鈣離子濃度（細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)關(guān)鍵因素）
激酶酶活性（控制蛋白質(zhì)磷酸化開關(guān)）
然而，傳統(tǒng)熒光蛋白仍有一個(gè)重要局限：它們無法探測(cè)磁場(chǎng)。
9.
曾被“討厭”的量子狀態(tài)
熒光蛋白在發(fā)光過程中會(huì)出現(xiàn)一種特殊現(xiàn)象。
在極少數(shù)情況下，被激發(fā)的電子不會(huì)立刻回到基態(tài)，而是進(jìn)入一種亞穩(wěn)態(tài)的“三重態(tài)”（triplet state）。這種狀態(tài)具有三種可能的自旋配置，因此得名。
當(dāng)電子進(jìn)入這一狀態(tài)時(shí)，熒光會(huì)短暫變暗或閃爍。
長(zhǎng)期以來，生物學(xué)家一直把這種現(xiàn)象視為缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼤?huì)讓熒光信號(hào)變得不穩(wěn)定。
毛雷爾說，研究人員過去都很討厭這種現(xiàn)象，因?yàn)樗鼤?huì)讓熒光標(biāo)簽不夠明亮。但對(duì)量子工程師來說，這恰恰是機(jī)會(huì)。
原因在于：三重態(tài)可以形成自旋的相干疊加態(tài)。
而這種疊加態(tài)正是量子傳感器所需要的關(guān)鍵條件。事實(shí)上，廣泛使用的氮—空位鉆石量子傳感器同樣依賴三重態(tài)機(jī)制。
換句話說，曾經(jīng)被當(dāng)作缺陷的物理現(xiàn)象，可能正是讓蛋白質(zhì)成為量子傳感器的關(guān)鍵。
10.
在活細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)量子傳感
在經(jīng)歷一些早期失敗之后，奧施洛姆團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，讓增強(qiáng)型黃色熒光蛋白進(jìn)入量子疊加態(tài)其實(shí)并不復(fù)雜。
研究人員只需要利用：
激光
微波
就可以操控蛋白中的電子自旋狀態(tài)。
奧施洛姆回憶說，當(dāng)團(tuán)隊(duì)真正理解這些量子能級(jí)結(jié)構(gòu)之后，事情進(jìn)展得非?？?。
“幾乎是第二天，它就成功運(yùn)行了?！?/p>
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種蛋白質(zhì)的熒光強(qiáng)度會(huì)受到磁場(chǎng)影響，變化幅度約為30%。
更重要的是，研究團(tuán)隊(duì)證明：
這種蛋白質(zhì)量子傳感器可以在室溫下的活細(xì)菌細(xì)胞中工作。
這意味著，量子傳感技術(shù)第一次有可能真正嵌入活體細(xì)胞內(nèi)部。
11.
仍待突破的難題
盡管概念已經(jīng)得到驗(yàn)證，但“量子蛋白”仍面臨不少挑戰(zhàn)。
首先是穩(wěn)定性問題。
熒光蛋白普遍比較脆弱，在持續(xù)激光照射下會(huì)逐漸降解。毛雷爾認(rèn)為，這個(gè)問題有望通過蛋白質(zhì)工程手段改善。
其次是靈敏度提升。
過去，生物學(xué)家在設(shè)計(jì)熒光蛋白時(shí)通常會(huì)盡量減少三重態(tài)停留時(shí)間，以避免閃爍。但現(xiàn)在，研究方向正好相反。
毛雷爾團(tuán)隊(duì)計(jì)劃：
設(shè)計(jì)新的蛋白變體
篩選那些在三重態(tài)停留時(shí)間更長(zhǎng)的版本
這樣可以增強(qiáng)量子效應(yīng)，從而提高傳感能力。
研究人員還將測(cè)試這些蛋白是否能夠像鉆石量子傳感器一樣，可靠地檢測(cè)其他環(huán)境變化，例如：
酸堿度（pH）
溫度
12.
神經(jīng)信號(hào)探測(cè)的新希望
對(duì)生物學(xué)家來說，最令人興奮的潛在應(yīng)用之一，是直接測(cè)量細(xì)胞產(chǎn)生的電磁信號(hào)。
美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校的生物工程師內(nèi)森·謝納（Nathan Shaner）長(zhǎng)期從事熒光蛋白研究。他指出，目前生物學(xué)界一直缺乏一種穩(wěn)定而靈敏的工具來探測(cè)神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢弧?/strong>
當(dāng)神經(jīng)元放電時(shí)，細(xì)胞膜電壓會(huì)發(fā)生極其微小的變化。
這種變化既微弱又發(fā)生在極小尺度上，因此極難測(cè)量。
如果量子熒光蛋白能夠直接感知相關(guān)的電磁信號(hào)，那么科學(xué)家可能第一次能夠以全新的方式觀察神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)。
13.
重塑核磁成像
毛雷爾的團(tuán)隊(duì)并不是唯一關(guān)注蛋白質(zhì)量子特性的研究者。
在美國(guó)舊金山陳—扎克伯格生物中心的物理學(xué)家安德魯·約克（Andrew York）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紅色或綠色熒光蛋白攜帶一種小分子延伸結(jié)構(gòu)——黃素（flavin）時(shí)，它們會(huì)對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生輕微響應(yīng)。
更重要的是，這種效應(yīng)不僅在實(shí)驗(yàn)條件下存在，而且已經(jīng)在線蟲和細(xì)菌等活體生物中被觀察到，并且可以在室溫條件下工作。
牛津大學(xué)的工程師哈里森·斯蒂爾（Harrison Steel）隨后與約克團(tuán)隊(duì)合作，進(jìn)一步推進(jìn)這一思路。
他們發(fā)現(xiàn)，這一系統(tǒng)的量子機(jī)制與此前的熒光蛋白量子方案略有不同：它同樣涉及三重態(tài)（triplet state），但關(guān)鍵還包括分子內(nèi)部?jī)蓚€(gè)電子之間的量子糾纏（entanglement）。
總體原理依然相同：
磁場(chǎng)會(huì)改變電子自旋狀態(tài)，從而改變熒光強(qiáng)度。
這意味著，蛋白質(zhì)本身就可以成為量子傳感器。
為了尋找最佳候選分子，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了約3000種不同的蛋白變體，并篩選出磁場(chǎng)響應(yīng)最強(qiáng)的樣本，最終選定4種蛋白進(jìn)行深入研究。
14.
一次觀察多種蛋白
研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這些蛋白在無線電波和磁場(chǎng)開關(guān)變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各自獨(dú)特的閃爍模式。
未來，他們計(jì)劃開發(fā)一系列熒光蛋白標(biāo)簽，每一種都擁有獨(dú)特的“閃爍指紋”。
這將帶來一種重要能力：多重檢測(cè)（multiplexing）。
也就是說，科學(xué)家可以在同一個(gè)樣本中同時(shí)追蹤十幾種甚至更多蛋白或細(xì)胞狀態(tài)。
目前研究人員也可以使用量子點(diǎn)（quantum dots）實(shí)現(xiàn)類似功能。量子點(diǎn)是一類微小的半導(dǎo)體晶體，能夠發(fā)出彩虹般多種顏色的熒光，某種程度上相當(dāng)于人工版的熒光蛋白標(biāo)簽。
但量子點(diǎn)和鉆石量子傳感器一樣，都存在一個(gè)關(guān)鍵問題：
它們很難被精確放置到細(xì)胞內(nèi)部的特定位置。
此外，賈伊奇指出，與鉆石量子傳感器相比，量子點(diǎn)在靈敏度和靈活性上也存在差距。
相比之下，可以通過基因工程在細(xì)胞內(nèi)部精準(zhǔn)表達(dá)的熒光蛋白，具有明顯優(yōu)勢(shì)。
15.
蛋白版“核磁共振”
磁場(chǎng)敏感的熒光蛋白不僅能作為傳感器，還可能改變成像技術(shù)本身。
斯蒂爾指出，目前的熒光蛋白顯微成像技術(shù)已經(jīng)能夠在組織中極其精細(xì)地觀察蛋白質(zhì)活動(dòng)。
但它有一個(gè)根本限制：必須直接看到熒光信號(hào)。
因此，在許多實(shí)驗(yàn)中，研究人員往往需要：
切開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物組織
或者只能觀察組織表面約1毫米以內(nèi)
更深的位置，光線在組織中散射嚴(yán)重，信號(hào)就會(huì)迅速模糊——就像試圖用手電筒照穿手掌看內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣。
斯蒂爾提出的解決方案，是把核磁共振成像（MRI）的思想引入熒光蛋白成像。
他的方案是：
施加無線電波和磁場(chǎng)梯度
讓熒光蛋白只在特定時(shí)間和特定位置閃爍
利用已知磁場(chǎng)信息，反推熒光產(chǎn)生的位置
這樣，即使光線在組織中發(fā)生散射，研究人員仍然可以精準(zhǔn)定位信號(hào)來源。
換句話說，這種方法融合了兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
核磁共振成像的深層探測(cè)能力 + 熒光蛋白的分子特異性。
16.
從原理驗(yàn)證到真實(shí)設(shè)備
不過，這種技術(shù)并不適合用于人體深層成像。
原因很簡(jiǎn)單：人體體積太大，熒光信號(hào)在到達(dá)體表之前可能已經(jīng)被完全吸收。
此外，這種方法需要通過基因工程把熒光蛋白標(biāo)簽植入細(xì)胞，而這種技術(shù)目前主要用于嚴(yán)重疾病治療研究。
但在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，它可能非常有用。例如活體小鼠成像。
目前，斯蒂爾團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了一個(gè)早期實(shí)驗(yàn)：他們把含有熒光蛋白的細(xì)菌嵌入一個(gè)類似小鼠大小的塑料模型中進(jìn)行成像。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：
成像分辨率約為0.5毫米。
不過目前系統(tǒng)仍然十分初級(jí)——只能掃描一條一維線條，而不是完整的三維圖像。
斯蒂爾笑稱，這套裝置是在一個(gè)月內(nèi)臨時(shí)搭建的工程原型，“幾乎就像一臺(tái)非常糟糕的核磁共振儀”。
接下來一年，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃：
更精確控制磁場(chǎng)
改進(jìn)信號(hào)解讀算法
構(gòu)建真正的三維成像系統(tǒng)
斯蒂爾表示：
“物理原理已經(jīng)驗(yàn)證，現(xiàn)在的挑戰(zhàn)只是把它做成實(shí)用設(shè)備。”
17.
“磁遺傳學(xué)”的新可能
磁場(chǎng)可以操控這些蛋白，也意味著一個(gè)全新領(lǐng)域的潛在誕生：磁遺傳學(xué)（magnetogenetics）。
這一概念的核心是：
利用定向磁場(chǎng)遠(yuǎn)程激活細(xì)胞內(nèi)的蛋白標(biāo)簽。
例如，通過磁場(chǎng)控制蛋白質(zhì)結(jié)合行為，從而在體內(nèi)深處觸發(fā)特定治療反應(yīng)。
謝納認(rèn)為，這一前景令人興奮。
未來，這些量子蛋白可能還會(huì)帶來更多尚未被預(yù)見的應(yīng)用。
他說：
“這里面蘊(yùn)藏著巨大的潛力，只是我們現(xiàn)在還不知道它的邊界在哪里。”
18.
下一代量子傳感器？
莫頓認(rèn)為，能夠在細(xì)胞內(nèi)部工作的量子傳感器仍然處于非常早期階段。
過去幾年，量子技術(shù)領(lǐng)域一直在尋找一個(gè)問題的答案：
“下一個(gè)氮—空位鉆石量子傳感器會(huì)是什么？”
熒光蛋白可能是候選之一，但它們?nèi)孕枰C明自己在穩(wěn)定性等方面能夠與鉆石傳感器競(jìng)爭(zhēng)。
毛雷爾則持更樂觀態(tài)度。他指出，熒光蛋白擁有一個(gè)鉆石無法比擬的優(yōu)勢(shì)：
基因可靶向表達(dá)。
研究人員可以把蛋白精確地放到細(xì)胞內(nèi)部的任何位置。
他說：
“我們并沒有放棄鉆石，但在細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行量子傳感時(shí)，熒光蛋白很可能會(huì)勝出?！?/strong>
賈伊奇同樣對(duì)這一方向充滿期待，尤其是在蛋白質(zhì)工程不斷改進(jìn)這些分子的情況下。
她認(rèn)為，這一研究領(lǐng)域才剛剛開始。
“即使在目前階段，它在某些生物應(yīng)用中已經(jīng)可能優(yōu)于其他量子傳感器。”
她總結(jié)說：
“這并不是瘋狂的想法，而是一個(gè)非常令人興奮的方向?！?/strong>
參考資料：
"Quantum spin resonance in engineered proteins for multimodal sensing" by Abrahams, G. et al. Nature 649, 1172–1179 (2026).本文頭圖來源：量子號(hào)
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