点评|叶丽林（第三军医大学）、Matteo Iannacone(意大利米兰圣拉斐尔科学研究）

在生物医学研究中，针对特定分子靶点的疗法常被视作“还原论”的成功实践【1】。然而，近年来细胞疗法的快速发展推动了一种新兴观点的形成，即通过细胞水平的精确操控，我们能够更有效地调节复杂的生命过程【2】。因此，在活体原位解析细胞间相互作用网络对于理解多细胞系统的生理功能并据此开发细胞疗法至关重要【3】。

2025年7月16日，南京大学化学化工学院李劼教授团队在Immunity杂志发表了题为CINTER-seq: Chemical profiling reveals interaction-dependent cell landscapes and gene signatures in vivo的研究论文。该研究发展了一种基于近红外光催化的活体原位邻近标记新技术，利用该技术成功捕获了活体动物内免疫细胞间以及肿瘤细胞与免疫细胞间的相互作用。更进一步，研究者巧妙结合单细胞多组学分析，构建了名为 CINTER-seq 的高通量细胞互作定量分析平台。该平台能够揭示由细胞互作塑造的特异性细胞图谱以及互作依赖的关键基因表达特征，为深入解码活体原位细胞互作网络、锁定驱动互作的关键分子提供了新工具。


相较于体外模型，活体原位研究能更真实地反映细胞互作的自然状态。之前的活体互作研究工作主要包括以双光子显微成像为代表的成像技术和以uLIPSTIC为代表的酶催化邻近标记技术【4】。前者通量较低，仅能追踪少数特定细胞类型间的互作且无法实现进一步的下游分析；后者则严重依赖构建复杂的转基因工程小鼠模型，操作繁琐且技术门槛高，存在一定的局限性。

李劼团队基于其在单线态氧介导的邻近标记技术上的积累【5】，将近红外光催化的邻近标记化学引入活体研究，以方便、快捷地在活体标记细胞。他们利用能够响应近红外光的天然卟啉骨架分子焦脱镁叶绿酸a (PPa) 作为催化剂，筛选出了标记效率显著提升的苯胺基生物素探针（BAn）作为标记探针，构建了一种高效的邻近标记体系。通过抗体偶联或岩藻糖转移酶（FT）介导的标记策略，将催化剂精准锚定在目标“诱饵”细胞（bait cell）表面。当“诱饵”细胞与邻近的“猎物”细胞（prey cell）发生相互作用时，通过近红外光照激活PPa催化剂，将氧气转化为具有高活性的单线态氧 (¹O₂)。¹O₂扩散至“猎物”细胞表面，氧化其生物大分子生成亲电基团。这些“激活”的位点迅速与亲核性的BAn探针发生反应，从而在发生相互作用的“猎物”细胞上共价标记上生物素标签（Biotin）。该方法被命名为NIR-PPL技术(图1)。

图1. NIR-PPL标记原理以及细胞靶向策略

图2. “化学单细胞组学”示意图

在前期工作中，作者提出了“化学单细胞组学”概念（图2），并开发了LacNAc-seq【6】和ClickTag混样标签技术【7】。在本项研究中，为实现细胞相互作用强度信息与转录组数据的整合，作者沿用该策略，利用链霉亲和素-ssDNA（SA-ssDNA）将捕获细胞上的生物素信号高效转化为可测序的DNA标签，以便在单细胞转录组测序平台上进行读取和量化。基于此，作者整合SA-ssDNA信号转化、scTCR/scRNA-seq及ClickTag混样标签技术，构建了多维分析平台CINTER-seq。根据细胞表面的Biotin标记信号强度，作者将肿瘤内T细胞分成了三个群体（Biotin高、中、低）。聚类分析结果显示，调节性T细胞（Treg）、细胞毒性效应型CD8+ T细胞（cytotoxic effector CD8）及激活或功能失调的CD8+ T细胞（activation or dysfunction CD8）等亚群显著富集于Biotin信号较高的群体，表明与肿瘤细胞紧密相互作用的T细胞呈现出显著的激活与耗竭表型。进一步的转录组与Biotin信号相关性分析表明，T细胞中Lag3基因的表达水平与细胞互作强度高度正相关。深入机制研究揭示了免疫检查点分子LAG3不仅仅作为细胞耗竭的标志物，还能直接结合肿瘤细胞表面的MHC II分子，介导肿瘤细胞与CD4+T细胞之间稳定的物理相互作用，其互作强度可与经典的pMHC-OT-II TCR互作相当。此外，作者还对与肿瘤细胞相互作用的中性粒细胞进行了相同的分析，揭露肿瘤细胞通过互作"驯化"中性粒细胞使其表现为促进肿瘤进展的表型，并且经过功能实验证实这类中性粒细胞可以抑制T细胞的增殖以及T细胞对肿瘤细胞的杀伤。

图3.文章主要技术路线和发现

综上所述，本研究开创性地提出了近红外光催化活体原位邻近标记技术（NIR-PPL），并将其与单细胞多组学分析相结合，构建了高通量的细胞互作定量解析平台CINTER-seq，实现了以单细胞精度解析体内细胞物理互作网络。相比现有方法尤其是uLIPSTIC【4】，本技术无需构建复杂的基因工程小鼠模型，同时具备更加快速的反应动力学和独有的时空选择性，大幅提升了体内细胞互作研究的精准性与便捷性。这一突破不仅为深入揭示细胞通信与疾病机制提供了全新视角，也为未来开发更加精准有效的治疗策略奠定了重要基础。值得一提的是，本工作早在2023年3月即已完成，并在两年多的投稿与优化过程中，与多个免疫学实验室建立了合作，不断推进CINTER-seq技术的系统化升级，目前已具备高度的灵活性和普适性，能广泛满足多样化的研究需求。团队期待与更多的科研团队开展深度合作，共同推动细胞互作研究迈向新高度。

南京大学化学化工学院、化学和生物医药创新研究院（ChemBIC）李劼教授为该论文的通讯作者，南京大学化学化工学院已毕业博士研究生邓涛、博士研究生蒋熙为该论文的共同第一作者，南京大学医学院博士后赵子涵等对本文亦有重要贡献。

专家点评

叶丽林（第三军医大学，免疫学教授）

在体（in vivo）解析细胞间的物理相互作用，是理解生命功能的基石，也是领域内的核心技术瓶颈。现有技术或因脱离体内环境而失真，或因依赖复杂的遗传改造而应用受限。因此，开发能够在活体中精准、定量解析细胞互作网络的新工具，意义重大。

南京大学李劼团队最新报道的CINTER-seq技术，为此提供了出色的化学解决方案。该技术独创性地利用近红外光催化邻近标记（NIR-PPL），实现了在活体中对相互作用细胞进行“快照式”的原位捕获。更关键的创新在于，它通过DNA条码技术，将细胞互作这一物理信号，巧妙地转化为了可被高通量测序读取的数字信号，最终在单细胞分辨率下，将细胞的转录组信息与其物理互作的强度直接、定量地关联起来。

CINTER-seq技术的强大能力，在研究中得到了有力证明。例如，它清晰地揭示了肿瘤微环境中，中性粒细胞在与肿瘤细胞发生紧密接触后，其基因表达被重塑，呈现出促肿瘤表型。同时，通过对T细胞互作强度与基因表达谱的关联性分析，他们发现LAG3是介导CD4+ T细胞与肿瘤细胞稳定接触的关键分子，其介导的互作强度甚至可与抗原特异性的OT-II TCR-pMHC互作相媲美 。这些发现充分展示了该技术挖掘细胞-细胞相互作用规律的巨大潜力。

该技术的真正优势在于其高度的灵活性和便捷性。与近期同样备受关注的、但依赖繁琐遗传工程小鼠的uLIPSTIC技术相比，CINTER-seq无需复杂的转基因动物，即能借助光照实现精准的时空控制。尤其值得我们关注和展望的是，该技术利用CD45.1这一congenic marker实现靶向标记的成功，意味着它可以直接应用于大量现有的adoptive immune cell transfer模型中，这极大地拓宽了其应用场景。展望未来，若能将此化学方法与遗传操作进一步精妙地结合，将实现催化剂在任意特定目标细胞表面的精准靶向，有望拓展其在各类研究模型中的应用深度和广度。
总而言之，CINTER-seq技术为我们观察并丈量活体内细胞的“社交行为”，提供了一把全新的、定量的、灵活的“标尺”，必将极大地推动我们对健康与疾病中细胞互作规律的认知。

专家点评

Matteo Iannacone(意大利米兰圣拉斐尔科学研究，免疫学教授)

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.

课题组招聘：

李劼课题组依托南京大学化学化工学院以及前沿交叉科学研究院（课题组主页：https://chem.nju.edu.cn/lj/list.htm），致力于通过创新的化学反应与探针技术，深入解析T细胞的识别机制和功能特征，力求为实体瘤的过继T细胞治疗提供高效、精准且经济可及的解决方案，研究成果以（共同）通讯作者身份发表于Cell、Immunity、Sci. Adv.、J. Am. Chem. Soc.等国际一流期刊。课题组积极推动成果转化，协助康宁杰瑞公司开发的糖基化双抗ADC药物已进入多个三期临床。现面向国内外诚聘免疫学方向博士后3名，热忱欢迎对T细胞功能、免疫互作感兴趣的青年学者加入团队，共同探索T细胞，见证科学的力量！

简历投递（ 有意者请将个人简历等材料发至 ）：

https://jinshuju.net/f/ZqXwZt或扫描二维码投递简历

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

制版人：十一

参考文献

1. Peterson, R. T., Chemical biology and the limits of reductionism.Nat. Chem. Biol.2008, 4 (11), 635-638.

2. Lim, W. A., The emerging era of cell engineering: Harnessing the modularity of cells to program complex biological function.Science2022, 378 (6622), 848-852.

3. Armingol, E.; Baghdassarian, H. M.; Lewis, N. E., The diversification of methods for studying cell–cell interactions and communication.Nat. Rev. Genet.2024.

4. Nakandakari-Higa, S.; Walker, S.; Canesso, M. C. C.; van der Heide, V.; Chudnovskiy, A.; Kim, D.-Y.; Jacobsen, J. T.; Parsa, R.; Bilanovic, J.; Parigi, S. M.; Fiedorczuk, K.; Fuchs, E.; Bilate, A. M.; Pasqual, G.; Mucida, D.; Kamphorst, A. O.; Pritykin, Y.; Victora, G. D., Universal Recording of Immune Cell Interactions in Vivo.Nature2024, 627 (8003), 399–406.

5. Qiu, S.; Li, W.; Deng, T.;Bi, A.; Yang, Y.; Jiang, X.; Li, J. P., Ru(bpy)32+-Enabled Cell-Surface Photocatalytic Proximity Labeling toward More Efficient Capture of Physically Interacting Cells.Angew. Chem. Int. Ed.2023, 62 (28), e202303014.

6. Yu, W.; Zhao, X.; Jalloh, A. S.; Li, Y.; Zhao, Y.; Dinner, B.;Yang, Y.; Ouyang, S.; Tian, T.; Zhao, Z.; Yang, R.; Chen, M.; Lauvau, G.; Guo, Z.; Wu, P.; Li, J. P., Chemoenzymatic Measurement of LacNAc in Single-Cell Multiomics Reveals It as a Cell-Surface Indicator of Glycolytic Activity of CD8+ T Cells.J. Am. Chem. Soc.2023, 145 (23), 12701-12716.

7. Zhao, X.; Sun, S.; Yu, W.; Zhu, W.; Zhao, Z.; Zhou, Y.; Ding, X.; Fang, N.; Yang, R.; Li, J. P., Improved ClickTags enable live-cell barcoding for highly multiplexed single cell sequencing.RSC. Chem. Biol.2022, 3 (8), 1052-1060.

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