追踪细胞间相互作用的通用工具

基础生物学的基本目标之一是了解不同的细胞类型如何协同工作以形成组织、器官和器官系统。最近对我们身体每个组织中不同细胞类型进行分类的努力是朝着正确方向迈出的一步，但这只是拼图的一小部分。这些细胞如何相互沟通的巨大谜团仍未解开。

现在，《自然》杂志上的一篇新论文描述了uLIPSTIC，这是一种能够为追踪不同细胞之间物理相互作用的动态图奠定基础的工具，即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。

“通过uLIPSTIC，我们可以了解细胞如何协同工作、如何沟通以及传递哪些信息，”洛克菲勒的GabrielD.Victora说道。“这就是生物学所在。”

亲吻并奔跑

自从单细胞mRNA测序技术问世以来，研究人员一直在努力将各个点连接起来，并解释不同的细胞如何联合形成组织。已经出现了几种对细胞间相互作用进行分类的方法，但都存在相当大的缺点。

早期在显微镜下直接观察的努力未能检索到相互作用的细胞以进行进一步分析。随后的尝试依赖于先进的成像技术，这些技术可以根据细胞的结构和与其他细胞的接近程度直观地了解细胞如何相互作用。没有一种方法能够捕获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，它涉及标记细胞结构，当两个细胞在分开之前进行短暂的“接吻和奔跑”接触时，这些细胞结构就会接触。这些标签确保，如果一个细胞“亲吻”另一个细胞，它会留下类似于口红的痕迹，从而可以轻松识别和量化细胞之间的物理相互作用。

最初，该平台的应用范围很窄。Victora和同事设计了LIPSTIC来记录T细胞和B细胞之间一种非常特殊的细胞间相互作用，这是他们实验室的一个主要关注点。然而，其他研究人员开始呼吁开发一种LIPSTIC版本，该版本也能作用于其他细胞相互作用。“我们可以为每种类型的互动量身定制唇膏，”维克托拉说。“但是为什么不尝试制作一个通用版本呢?”

映射每次交互

在LIPSTIC的原始版本中，“供体”细胞使用一种从细菌借来的酶，在接触时将标记的肽标签放置到“受体”细胞的表面上，这相当于在一个细胞上涂口红并寻求亲吻的生化作用打印在另一个上。该方法需要准确地知道“接吻”是如何发生的，识别供体细胞用于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，用大量酶及其靶标浸泡细胞将确保一个细胞与另一个细胞之间的任何相互作用都能被同样有效地跟踪。

“如果你用足够的酶和靶标填充伙伴细胞，你就可以使任何细胞对能够进行LISPTIC标记，而无需提前知道这些细胞将使用哪些分子进行相互作用，”Victora说。

其结果是uLIPSTIC，一个不受分子、配体或受体预知束缚的通用平台。理论上，科学家现在可以将uLIPSTIC涂抹在任何细胞上，而无需先入为主地了解细胞如何与环境相互作用，并观察细胞与细胞之间的物理相互作用。

为了展示该平台的强大功能，该团队证明uLIPSTIC可以扩展到LIPSTIC狭窄的B细胞和T细胞库之外，以追踪树突状细​​胞如何启动人体针对肿瘤和食物过敏原的免疫反应。

“uLIPSTIC的反响非常好，”博士SandraNakandakari-Higa说道。维克托拉实验室的学生和该论文的主要作者。“我们已经收到其他实验室的很多询问，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，该团队设想uLIPSTIC成为生成描述细胞如何相互作用形成组织的综合图谱的关键工具，这是期待已久的相互作用组的关键。