近年來，免疫療法在癌症治療中取得了重要進展，但在實體瘤中的療效仍受腫瘤微環境及其内部腫瘤-免疫相互作用的影響。腫瘤微環境的空間異質性對免疫治療的效果至關重要，尤其是直接與腫瘤細胞互作的免疫細胞，在腫瘤進展和清除過程中發揮關鍵作用。然而，現有空間技術如組織成像和空間組學存在通量低、成本高等局限性，難以精準解析細胞相互作用。而細胞-細胞相互作用（CCI）檢測方法通常需要模型抗原呈遞細胞或基因改造的腫瘤細胞，這會破壞原生組織結構并改變細胞相互作用模式。因此，亟需一種能夠在器官/組織原位上分析腫瘤-免疫相互作用的非侵入性平台，在保留原生組織環境的前提下實現細胞互作的高分辨率解析。

　　針對這一挑戰，陳鵬、樊新元團隊基于生物正交光催化概念，開發了一種深紅光超快光催化鄰近标記技術——CAT-Tissue，實現了組織原位上高分辨率的腫瘤-免疫細胞互作分析。該研究以“Deep-Red and Ultrafast Photocatalytic Proximity Labeling Empowered in situ Dissection of Tumor-Immune Interactions in Primary Tissues”為題，近日發表于《JACS》。CAT-Tissue利用二氫卟酚e6（Ce6）納米抗體偶聯物作為光催化劑，結合生物素-苯胺探針，在活腫瘤組織切片中快速、精準地标記并解析腫瘤-免疫相互作用。結合RNA測序，該技術揭示了腫瘤鄰近與非鄰近CD8+ T細胞之間的顯著基因表達差異，尤其是腫瘤鄰近CD8+ T細胞表現出激活、效應及耗竭表型。憑借深紅光的優異組織穿透性及高生物相容性，CAT-Tissue無需基因改造即可高靈敏度地分析腫瘤-免疫相互作用，為深入理解腫瘤微環境提供了新的技術手段。

　　圖1.CAT-Tissue技術平台示意圖：基于深紅光超快标記的組織原位解析腫瘤與免疫細胞相互作用。

　　實驗結果顯示，在腫瘤切片和共培養體系中，CAT-Tissue能夠高效捕獲TCR-pMHC等關鍵免疫相互作用，并精準量化不同親和力TCR-pMHC變體的相互作用強度。此外，該技術在100 μm厚的MC38-hPD-L1腫瘤組織切片中成功标記了腫瘤細胞及其相互作用的CD8+ T細胞、NK細胞和CD4+ T細胞，進一步驗證了其空間選擇性和特異性。

　　圖2 CAT-Tissue在小鼠腫瘤組織切片中實現鄰近細胞原位标記和空間異質CD8+ T細胞分析。

　　作者進一步利用轉錄組分析，揭示了腫瘤鄰近CD8+ T細胞相比于遠離腫瘤區域的CD8+ T細胞，在基因表達上存在顯著差異。結果表明，Biotin+ CD8+ T細胞中與細胞毒性、T細胞活化及免疫調控相關的基因顯著上調，而幼稚和記憶T細胞标志基因則顯著下調，進一步揭示了腫瘤微環境對T細胞功能狀态的影響。流式細胞術驗證實驗也進一步支持了這些發現。

　　總之，CAT-Tissue以其超快動力學、高效标記和卓越的時空分辨率，在保留組織結構的同時，實現了對腫瘤-免疫相互作用的精準分析，為研究腫瘤微環境中的動态免疫過程提供了有力工具。該技術不僅有助于探索腫瘤-免疫系統的相互作用機制，還能為優化免疫治療策略提供重要參考，推動更精準的個體化治療方案。

　　beat365官方网站的樊新元和陳鵬教授為論文的通訊作者，博士研究生婁之正、博士後張妍為論文的共同第一作者，博士研究生梁軒、曹夢睿、馬毅骢等同學也對該工作有重要貢獻。該研究工作得到了中國科技部、國家自然科學基金委、北京分子科學國家研究中心、北京市科學技術委員會、北京醫院管理中心臨床醫學發展基金等項目資金的支持。

　　原文鍊接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c17879