Nature最新研究解答巨大谜团：直接观察细胞间物理相互作用

uLIPSTIC是一种直接观察细胞间物理相互作用的最新方法，有一天可以让科学家绘制出每一种可能的细胞相互作用。

　　

基础生物学的基本目标之一是了解不同类型的细胞如何协同形成组织、器官和系统的。最近，我们对体内每个组织中不同细胞类型进行分类，这是朝着正确方向迈出的一步，但这只是拼图的一部分。这些细胞是如何相互沟通的，这个巨大的谜团仍然没有解开。

现在，《自然》杂志上的一篇新论文介绍了 uLIPSTIC，这是一个能够为追踪不同细胞之间物理相互作用的动态地图奠定基础的工具，它可以解析难以捉摸的细胞相互作用组。自2018年以来，作者一直在完善这项技术，最新的迭代原则上可以让研究人员直接观察体内任何细胞间的相互作用。

洛克菲勒大学的Gabriel D. Victora说：“通过uLIPSTIC，我们可以了解细胞是如何协同工作的，它们是如何交流的，以及它们传递了什么信息，这就是生物学的魅力所在。”

Kiss-and-run

自从单细胞mRNA测序技术问世以来，研究人员一直在努力将这些点联系起来，并解释不同的细胞是如何联合起来形成组织的。目前已经出现了几种对细胞间相互作用进行编目的方法，但它们都有相当大的缺点。 早期的方法是在显微镜下进行直接观察，但未能检索到相互作用的细胞以供进一步分析；随后的尝试则依靠先进的成像技术，这种技术根据细胞的结构和与其他细胞的接近程度，直观判断细胞如何相互作用。但没有一种方法能够捕捉到细胞膜之间真正的物理相互作用和信号交换。

LIPSTIC是Victora实验室的一种创新方法：当两个细胞在分离前短暂的"Kiss-and-run "接触后又分道扬镳时，就会给接触的细胞结构贴上标签。这些标签确保了如果一个细胞 "亲吻 "另一个细胞，就会留下类似口红的印记，从而可以轻松识别和量化细胞间的物理相互作用。

最初，该平台的应用范围很窄。Victora和他的同事设计LIPSTIC是为了记录T细胞和B细胞之间一种非常特殊的细胞间相互作用，这是他们实验室的主要研究重点。然而，其他研究人员开始呼吁开发一种LIPSTIC版本，它也可以用于其他细胞相互作用。Victora说:“我们本可以为每一种互动量身定制一款LIPSTIC。但为什么不尝试制作一个通用版本呢?”

映射每个交互

在LIPSTIC的最初版本中，一个“供体”细胞使用一种从细菌中借来的酶，在与“受体”细胞接触时将标记好的肽标签放置在细胞表面——这相当于在一个细胞上涂上口红，在另一个细胞上寻找吻印。这种方法需要确切地知道“亲吻”是如何发生的，识别供体细胞用来与受体细胞相互作用的分子，并煞费苦心地将标签强加到这些分子上。但随着时间的推移，研究小组发现，将细胞浸泡在大量的酶和它的目标中，可以确保一个细胞与另一个细胞之间的任何相互作用都能同样有效地被追踪。

“如果你用足够的酶和靶标填充伴侣细胞，你可以使任何细胞对都能够进行LISPTIC标记，而无需事先知道这些细胞将使用什么分子进行相互作用，”Victora说。

结果就是uLIPSTIC，一个不受分子、配体或受体预知约束的通用平台。从理论上讲，科学家现在可以将uLIPSTIC涂抹在任何细胞上，而不需要预先设想它如何与环境相互作用，并观察细胞间的物理相互作用。为了证明该平台的强大功能，研究小组表明，uLIPSTIC可以扩展到LIPSTIC狭窄的B细胞和T细胞库之外，以跟踪树突状细胞如何启动人体对肿瘤和食物过敏原的免疫反应。

实验室博士生、该论文的主要作者Sandra Nakandakari-Higa说:“uLIPSTIC的反响非常好。我们已经从其他实验室收到了很多咨询，询问他们如何使我们的系统适应他们的模型。”

该团队希望最终使用uLIPSTIC来发现细胞相互作用的关键受体-配体对，以便更好地了解细胞如何在分子水平上结合成组织。最终，该团队认为uLIPSTIC将成为一个关键工具，用于生成描述细胞如何相互作用形成组织的综合图谱——这是人们期待已久的相互作用组的关键。