點(diǎn)評(píng)|葉麗林（第三軍醫(yī)大學(xué)）、Matteo Iannacone(意大利米蘭圣拉斐爾科學(xué)研究）

在生物醫(yī)學(xué)研究中，針對(duì)特定分子靶點(diǎn)的療法常被視作“還原論”的成功實(shí)踐【1】。然而，近年來細(xì)胞療法的快速發(fā)展推動(dòng)了一種新興觀點(diǎn)的形成，即通過細(xì)胞水平的精確操控，我們能夠更有效地調(diào)節(jié)復(fù)雜的生命過程【2】。因此，在活體原位解析細(xì)胞間相互作用網(wǎng)絡(luò)對(duì)于理解多細(xì)胞系統(tǒng)的生理功能并據(jù)此開發(fā)細(xì)胞療法至關(guān)重要【3】。

2025年7月16日，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院李劼教授團(tuán)隊(duì)在Immunity雜志發(fā)表了題為CINTER-seq: Chemical profiling reveals interaction-dependent cell landscapes and gene signatures in vivo的研究論文。該研究發(fā)展了一種基于近紅外光催化的活體原位鄰近標(biāo)記新技術(shù)，利用該技術(shù)成功捕獲了活體動(dòng)物內(nèi)免疫細(xì)胞間以及腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞間的相互作用。更進(jìn)一步，研究者巧妙結(jié)合單細(xì)胞多組學(xué)分析，構(gòu)建了名為 CINTER-seq 的高通量細(xì)胞互作定量分析平臺(tái)。該平臺(tái)能夠揭示由細(xì)胞互作塑造的特異性細(xì)胞圖譜以及互作依賴的關(guān)鍵基因表達(dá)特征，為深入解碼活體原位細(xì)胞互作網(wǎng)絡(luò)、鎖定驅(qū)動(dòng)互作的關(guān)鍵分子提供了新工具。

相較于體外模型，活體原位研究能更真實(shí)地反映細(xì)胞互作的自然狀態(tài)。之前的活體互作研究工作主要包括以雙光子顯微成像為代表的成像技術(shù)和以u(píng)LIPSTIC為代表的酶催化鄰近標(biāo)記技術(shù)【4】。前者通量較低，僅能追蹤少數(shù)特定細(xì)胞類型間的互作且無法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的下游分析；后者則嚴(yán)重依賴構(gòu)建復(fù)雜的轉(zhuǎn)基因工程小鼠模型，操作繁瑣且技術(shù)門檻高，存在一定的局限性。

李劼團(tuán)隊(duì)基于其在單線態(tài)氧介導(dǎo)的鄰近標(biāo)記技術(shù)上的積累【5】，將近紅外光催化的鄰近標(biāo)記化學(xué)引入活體研究，以方便、快捷地在活體標(biāo)記細(xì)胞。他們利用能夠響應(yīng)近紅外光的天然卟啉骨架分子焦脫鎂葉綠酸a (PPa) 作為催化劑，篩選出了標(biāo)記效率顯著提升的苯胺基生物素探針（BAn）作為標(biāo)記探針，構(gòu)建了一種高效的鄰近標(biāo)記體系。通過抗體偶聯(lián)或巖藻糖轉(zhuǎn)移酶（FT）介導(dǎo)的標(biāo)記策略，將催化劑精準(zhǔn)錨定在目標(biāo)“誘餌”細(xì)胞（bait cell）表面。當(dāng)“誘餌”細(xì)胞與鄰近的“獵物”細(xì)胞（prey cell）發(fā)生相互作用時(shí)，通過近紅外光照激活PPa催化劑，將氧氣轉(zhuǎn)化為具有高活性的單線態(tài)氧 (1O?)。1O?擴(kuò)散至“獵物”細(xì)胞表面，氧化其生物大分子生成親電基團(tuán)。這些“激活”的位點(diǎn)迅速與親核性的BAn探針發(fā)生反應(yīng)，從而在發(fā)生相互作用的“獵物”細(xì)胞上共價(jià)標(biāo)記上生物素標(biāo)簽（Biotin）。該方法被命名為NIR-PPL技術(shù)(圖1)。

圖1. NIR-PPL標(biāo)記原理以及細(xì)胞靶向策略

圖2. “化學(xué)單細(xì)胞組學(xué)”示意圖

在前期工作中，作者提出了“化學(xué)單細(xì)胞組學(xué)”概念（圖2），并開發(fā)了LacNAc-seq【6】和ClickTag混樣標(biāo)簽技術(shù)【7】。在本項(xiàng)研究中，為實(shí)現(xiàn)細(xì)胞相互作用強(qiáng)度信息與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的整合，作者沿用該策略，利用鏈霉親和素-ssDNA（SA-ssDNA）將捕獲細(xì)胞上的生物素信號(hào)高效轉(zhuǎn)化為可測(cè)序的DNA標(biāo)簽，以便在單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序平臺(tái)上進(jìn)行讀取和量化?；诖?，作者整合SA-ssDNA信號(hào)轉(zhuǎn)化、scTCR/scRNA-seq及ClickTag混樣標(biāo)簽技術(shù)，構(gòu)建了多維分析平臺(tái)CINTER-seq。根據(jù)細(xì)胞表面的Biotin標(biāo)記信號(hào)強(qiáng)度，作者將腫瘤內(nèi)T細(xì)胞分成了三個(gè)群體（Biotin高、中、低）。聚類分析結(jié)果顯示，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）、細(xì)胞毒性效應(yīng)型CD8+ T細(xì)胞（cytotoxic effector CD8）及激活或功能失調(diào)的CD8+ T細(xì)胞（activation or dysfunction CD8）等亞群顯著富集于Biotin信號(hào)較高的群體，表明與腫瘤細(xì)胞緊密相互作用的T細(xì)胞呈現(xiàn)出顯著的激活與耗竭表型。進(jìn)一步的轉(zhuǎn)錄組與Biotin信號(hào)相關(guān)性分析表明，T細(xì)胞中Lag3基因的表達(dá)水平與細(xì)胞互作強(qiáng)度高度正相關(guān)。深入機(jī)制研究揭示了免疫檢查點(diǎn)分子LAG3不僅僅作為細(xì)胞耗竭的標(biāo)志物，還能直接結(jié)合腫瘤細(xì)胞表面的MHC II分子，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與CD4+T細(xì)胞之間穩(wěn)定的物理相互作用，其互作強(qiáng)度可與經(jīng)典的pMHC-OT-II TCR互作相當(dāng)。此外，作者還對(duì)與腫瘤細(xì)胞相互作用的中性粒細(xì)胞進(jìn)行了相同的分析，揭露腫瘤細(xì)胞通過互作"馴化"中性粒細(xì)胞使其表現(xiàn)為促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的表型，并且經(jīng)過功能實(shí)驗(yàn)證實(shí)這類中性粒細(xì)胞可以抑制T細(xì)胞的增殖以及T細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷。

圖3.文章主要技術(shù)路線和發(fā)現(xiàn)

綜上所述，本研究開創(chuàng)性地提出了近紅外光催化活體原位鄰近標(biāo)記技術(shù)（NIR-PPL），并將其與單細(xì)胞多組學(xué)分析相結(jié)合，構(gòu)建了高通量的細(xì)胞互作定量解析平臺(tái)CINTER-seq，實(shí)現(xiàn)了以單細(xì)胞精度解析體內(nèi)細(xì)胞物理互作網(wǎng)絡(luò)。相比現(xiàn)有方法尤其是uLIPSTIC【4】，本技術(shù)無需構(gòu)建復(fù)雜的基因工程小鼠模型，同時(shí)具備更加快速的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和獨(dú)有的時(shí)空選擇性，大幅提升了體內(nèi)細(xì)胞互作研究的精準(zhǔn)性與便捷性。這一突破不僅為深入揭示細(xì)胞通信與疾病機(jī)制提供了全新視角，也為未來開發(fā)更加精準(zhǔn)有效的治療策略奠定了重要基礎(chǔ)。值得一提的是，本工作早在2023年3月即已完成，并在兩年多的投稿與優(yōu)化過程中，與多個(gè)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室建立了合作，不斷推進(jìn)CINTER-seq技術(shù)的系統(tǒng)化升級(jí)，目前已具備高度的靈活性和普適性，能廣泛滿足多樣化的研究需求。團(tuán)隊(duì)期待與更多的科研團(tuán)隊(duì)開展深度合作，共同推動(dòng)細(xì)胞互作研究邁向新高度。

南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、化學(xué)和生物醫(yī)藥創(chuàng)新研究院（ChemBIC）李劼教授為該論文的通訊作者，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院已畢業(yè)博士研究生鄧濤、博士研究生蔣熙為該論文的共同第一作者，南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后趙子涵等對(duì)本文亦有重要貢獻(xiàn)。

專家點(diǎn)評(píng)

葉麗林（第三軍醫(yī)大學(xué)，免疫學(xué)教授）

在體（in vivo）解析細(xì)胞間的物理相互作用，是理解生命功能的基石，也是領(lǐng)域內(nèi)的核心技術(shù)瓶頸?，F(xiàn)有技術(shù)或因脫離體內(nèi)環(huán)境而失真，或因依賴復(fù)雜的遺傳改造而應(yīng)用受限。因此，開發(fā)能夠在活體中精準(zhǔn)、定量解析細(xì)胞互作網(wǎng)絡(luò)的新工具，意義重大。

南京大學(xué)李劼團(tuán)隊(duì)最新報(bào)道的CINTER-seq技術(shù)，為此提供了出色的化學(xué)解決方案。該技術(shù)獨(dú)創(chuàng)性地利用近紅外光催化鄰近標(biāo)記（NIR-PPL），實(shí)現(xiàn)了在活體中對(duì)相互作用細(xì)胞進(jìn)行“快照式”的原位捕獲。更關(guān)鍵的創(chuàng)新在于，它通過DNA條碼技術(shù)，將細(xì)胞互作這一物理信號(hào)，巧妙地轉(zhuǎn)化為了可被高通量測(cè)序讀取的數(shù)字信號(hào)，最終在單細(xì)胞分辨率下，將細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組信息與其物理互作的強(qiáng)度直接、定量地關(guān)聯(lián)起來。

CINTER-seq技術(shù)的強(qiáng)大能力，在研究中得到了有力證明。例如，它清晰地揭示了腫瘤微環(huán)境中，中性粒細(xì)胞在與腫瘤細(xì)胞發(fā)生緊密接觸后，其基因表達(dá)被重塑，呈現(xiàn)出促腫瘤表型。同時(shí)，通過對(duì)T細(xì)胞互作強(qiáng)度與基因表達(dá)譜的關(guān)聯(lián)性分析，他們發(fā)現(xiàn)LAG3是介導(dǎo)CD4+ T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞穩(wěn)定接觸的關(guān)鍵分子，其介導(dǎo)的互作強(qiáng)度甚至可與抗原特異性的OT-II TCR-pMHC互作相媲美 。這些發(fā)現(xiàn)充分展示了該技術(shù)挖掘細(xì)胞-細(xì)胞相互作用規(guī)律的巨大潛力。

該技術(shù)的真正優(yōu)勢(shì)在于其高度的靈活性和便捷性。與近期同樣備受關(guān)注的、但依賴繁瑣遺傳工程小鼠的uLIPSTIC技術(shù)相比，CINTER-seq無需復(fù)雜的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，即能借助光照實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的時(shí)空控制。尤其值得我們關(guān)注和展望的是，該技術(shù)利用CD45.1這一congenic marker實(shí)現(xiàn)靶向標(biāo)記的成功，意味著它可以直接應(yīng)用于大量現(xiàn)有的adoptive immune cell transfer模型中，這極大地拓寬了其應(yīng)用場(chǎng)景。展望未來，若能將此化學(xué)方法與遺傳操作進(jìn)一步精妙地結(jié)合，將實(shí)現(xiàn)催化劑在任意特定目標(biāo)細(xì)胞表面的精準(zhǔn)靶向，有望拓展其在各類研究模型中的應(yīng)用深度和廣度。
總而言之，CINTER-seq技術(shù)為我們觀察并丈量活體內(nèi)細(xì)胞的“社交行為”，提供了一把全新的、定量的、靈活的“標(biāo)尺”，必將極大地推動(dòng)我們對(duì)健康與疾病中細(xì)胞互作規(guī)律的認(rèn)知。

專家點(diǎn)評(píng)

Matteo Iannacone(意大利米蘭圣拉斐爾科學(xué)研究，免疫學(xué)教授)

This groundbreaking study by Deng et al. introduces CINTER-seq, a remarkably elegant and versatile approach that significantly advances our capacity to map physical cell-cell interactions in vivo. By combining antibody-targeted photocatalytic labeling with single-cell multi-omics, the authors overcome major technical limitations inherent to previous methods that relied on complex genetic engineering or ex vivo approximations.CINTER-seq enables rapid, contact-dependent labeling of interacting cells using near-infrared light and converts these proximity events into quantifiable, transcriptome-resolved datasets. The method’s precision, scalability, and adaptability make it a valuable addition to the toolkit for interrogating immune and stromal crosstalk within complex tissues.

Importantly, this study not only introduces a technological innovation but also applies it to uncover biologically meaningful phenomena, such as the unexpected role of LAG3-MHC class II interactions in stabilizing CD4? T cell-tumor cell contacts, and the pro-tumor reprogramming of neutrophils upon direct interaction with cancer cells. These findings have broad implications for understanding immune regulation in the tumor microenvironment.

Beyond cancer, CINTER-seq holds great promise for dissecting cell-cell communication in diverse contexts—from antiviral immunity to tissue regeneration and autoimmunity—where spatial proximity drives cellular function. I anticipate that this platform will rapidly become a reference in the field and inspire a new wave of discovery in systems immunology and translational medicine.

課題組招聘：

李劼課題組依托南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院以及前沿交叉科學(xué)研究院（課題組主頁：https://chem.nju.edu.cn/lj/list.htm），致力于通過創(chuàng)新的化學(xué)反應(yīng)與探針技術(shù)，深入解析T細(xì)胞的識(shí)別機(jī)制和功能特征，力求為實(shí)體瘤的過繼T細(xì)胞治療提供高效、精準(zhǔn)且經(jīng)濟(jì)可及的解決方案，研究成果以（共同）通訊作者身份發(fā)表于Cell、Immunity、Sci. Adv.、J. Am. Chem. Soc.等國(guó)際一流期刊。課題組積極推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化，協(xié)助康寧杰瑞公司開發(fā)的糖基化雙抗ADC藥物已進(jìn)入多個(gè)三期臨床?，F(xiàn)面向國(guó)內(nèi)外誠(chéng)聘免疫學(xué)方向博士后3名，熱忱歡迎對(duì)T細(xì)胞功能、免疫互作感興趣的青年學(xué)者加入團(tuán)隊(duì)，共同探索T細(xì)胞，見證科學(xué)的力量！

簡(jiǎn)歷投遞（ 有意者請(qǐng)將個(gè)人簡(jiǎn)歷等材料發(fā)至 ）：

https://jinshuju.net/f/ZqXwZt或掃描二維碼投遞簡(jiǎn)歷

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2025.06.011

制版人：十一

參考文獻(xiàn)

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