肿瘤与细胞毒性免疫细胞，尤其是细胞毒性T细胞（CTL）之间的特异性相互作用，是有效抗肿瘤免疫反应的关键。然而，直接且定量地在活细胞环境中检测肿瘤-T细胞相互作用仍然是一个重大挑战。现有的方法，如抗原特异性T细胞的检测，主要依赖于体外的肽-MHC多聚体染色技术，但这种方法在表现复杂的细胞相互作用时具有局限性，缺乏细胞膜接触以及免疫突触的背景。此外，现有的活细胞标记技术虽能研究异质的细胞-细胞相互作用，但往往依赖抗原呈递细胞（APCs）来捕获特定的T细胞，未能直接表征肿瘤细胞与T细胞之间的直接相互作用。

       目前，细胞相互作用的邻近标记方法已经被开发出来，通过在接触环境中进行原位细胞标记来研究细胞相互作用，从而促进检测、分离和下游分析。然而，这些方法受限于遗传操作、酶共轭物的复杂合成或额外的细胞干扰刺激等因素。因此，亟需一种高选择性、敏感且非侵入性的邻近标记平台，以检测和量化不同强度的肿瘤-T细胞相互作用。

        本研究开发了一种基于生物正交醌亚甲基脱保护的光催化活细胞相互作用标记策略（简称CAT-Cell），以敏感且选择性地研究和量化肿瘤与T细胞之间的相互作用。（图1a）研究团队设计并优化了用于捕获细胞相互作用的醌亚甲基衍生探针，通过开发这些探针，实现了对多种受体-配体对（如CD40-CD40L、TCR-pMHC）引导的细胞-细胞相互作用的检测，并进一步量化了肿瘤-T细胞相互作用的强度，这对于评估抗肿瘤免疫反应至关重要。具体方法包括：开发醌亚甲基探针，通过化学修饰醌亚甲基探针，调节其反应性，以确保在不同强度和界面距离的细胞相互作用中具有足够的敏感性；利用光催化脱保护化学，将醌亚甲基探针重新活化，实现对邻近细胞的标记；将经过光催化修饰的诱饵细胞与目标细胞共同培养，通过蓝光照射进行反应，从而在目标细胞上进行生物素标记，并通过流式细胞术进行分析；在小鼠模型中应用CAT-Cell进行肿瘤特异性T细胞相互作用的体外定量分析，验证其在复杂生物环境中的广泛兼容性和实用性。

图片来源：JACS

       CAT-Cell策略的开发为解码和量化活细胞环境中的关键但微妙的肿瘤-免疫相互作用提供了一种敏感、可调、通用且非侵入性的工具箱，具有重要意义。通过直接检测和量化肿瘤与T细胞之间的相互作用，深入了解这些相互作用如何影响肿瘤消退和潜在根除，从而指导免疫治疗应用；CAT-Cell的高选择性和敏感性可以帮助筛选出更有效的免疫治疗策略，优化抗原特异性T细胞的检测方法，提高治疗效果；由于CAT-Cell兼容多种受体-配体对和细胞类型，不仅可以用于肿瘤-免疫细胞相互作用的研究，还可推广应用于其他细胞相互作用的研究，如胚胎发育、细胞稳态等领域；CAT-Cell在不干扰被标记细胞的情况下，实现了对细胞相互作用的精确时空分辨标记，为细胞生物学研究提供了一种更为生物友好的手段；通过将CAT-Cell与下游分析技术结合，如单细胞RNA测序、TCR测序和蛋白质组学分析，有望揭示免疫过程中的关键细胞相互作用机制，推动基础研究进展并加速临床应用转化。CAT-Cell的开发和应用，不仅为肿瘤免疫学研究带来了新的视角和方法，也为更广泛的细胞生物学研究提供了强大的工具支持，具有广泛的科学和临床意义。

标题：Bioorthogonal Quinone Methide Decaging Enables Live-Cell Quantification of Tumor-Specific Immune Interactions

作者：Yan Zhang, Shibo Liu, Fuhu Guo, Shan Qin, Nan Zhou, Ziqi Liu, Xinyuan Fan*, and Peng R. Chen*

链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c02052