提及化学反应，人们往往想到的是实验室中的瓶瓶罐罐和各种化学试剂。然而，当这些化学反应的“舞台”转移到微小的活细胞内部，由科学家精心引导和控制时，细胞内的生物大分子便会发生神奇的变化——这就是“生物正交反应”。
生物正交反应能够在不干扰生物自身生命过程的前提下进行，为生命科学和医学研究推开了一扇崭新的大门。如今，这项技术已经广泛应用于从生命科学的基础研究到药物开发、临床检测等环节。
“就好比给细胞内的蛋白质装上‘开关’，能精准地调控其功能。”锚定化学与生命科学的交叉前沿领域，北京大学化学与分子工程学院教授陈鹏率先提出生物正交剪切反应的概念，使我国在以生物正交反应为代表的化学生物学领域走在国际前沿。
众所周知，细胞是生命的基本结构和功能单元。然而，活细胞又是一个非常脆弱封闭的生命体系，向其中引入的化学反应需要适应常温、常压、水相和中性pH值等特殊的环境，并且不对其内部的蛋白质造成损害或干扰，这无异于“瓷器店里抓老鼠”，是一项极具挑战的科学难题。
“传统的生物正交反应都属于‘成键’反应，多用于生物分子的标记，无法对其功能进行调控。”陈鹏说，在与学生的一次头脑风暴中，“把化学键切开”的灵感突至，他和学生逆向突围，在国际上首次提出基于化学键断裂的生物正交剪切反应，并以此开发了“蛋白质化学脱笼”技术，开创了活细胞内原位研究蛋白质功能机制的新方向，在蛋白质机器“生理底物”的解析中获得重要发现。
“我们的研究开拓了利用化学方法研究生命机制的新途径，促进了化学与生命科学的深度交叉融合，为生物药技术革新提供了新的契机，使我国在以生物正交反应为代表的化学生物学研究进入国际领跑行列。”陈鹏表示。
陈鹏的研究成果也让国际同行竖起了大拇指。“该工作所展现的应用范围令人叹服，鉴于其普适且方便操作，将为研究那些先前不可及的时空动态生物学过程打开新的大门。”该领域国际权威Klaus Hahn教授评价说。
不同学科之间的交流碰撞，总能让陈鹏产生新的灵感。在他看来，交叉这条路一定是通向成功之路。很多基础研究解决不了的问题就要用学科交叉的思路来解决。他常常鼓励学生要跳出舒适圈，不走寻常路。无论是与其他学科导师联合培养，还是把不同方向学生聚在一起开组会，陈鹏都有意识地培养学生的合作精神，培养他们批判性提问和解决问题的能力。
如果说前10年的研究致力于理论上的突破，那么接下来的10年，陈鹏希望解决生命科学的实际问题，在面向生命健康的新赛道上全力冲刺。
如今，生物正交反应在疾病的治疗和检测等领域得到了广泛的应用。陈鹏团队克服活体动物环境对生物正交反应更为严苛的制约，探索了在活体化学驱动的生物新技术引领下，从基础研究到临床应用的贯通创新。基于“生物正交剪切反应”，他率先提出可在活体动物内“剪切”释放的“生物正交前药”概念。
“我们团队正在研究癌症靶向药物，通过生物正交剪切反应，使得原来不能识别癌细胞的小分子药物获得靶向癌细胞的能力，精准‘轰炸’癌细胞，而不是像传统化疗药物那样敌我难辨，给病人带来很多副作用。”陈鹏说，这项研究已经通过了验证，进入临床类器官试验阶段。
下一步，陈鹏将重点关注免疫治疗，更精准地找到认识癌细胞和杀伤癌细胞的那些免疫细胞，并且把他们调动起来。“我最大的梦想是研发出癌症疫苗，针对癌症病人，提供一种类似预防感染性疾病的疫苗。通过早期诊断，一旦识别出患病风险，患者就能及时接种这种疫苗，从而极大地降低癌症的发病率和死亡率，为人类的生命健康保驾护航。”陈鹏说。（本报记者 焦以璇）