在多细胞的系统中，因受到周围微环境中的空间分布影响，无论在正常生理环境或异常的致病条件下都广泛存在著细胞间异质性(intercellular heterogeneity)，而此复杂的异质性与癌症增生及药物治疗的效果有著一定关联。如肿瘤细胞可能透过细胞交互作用或代谢物传递等方式，进而影响周围的正常细胞；于癌症放射治疗中，未受到照射的细胞可能会被照射细胞生成的活性氧物质(reactive oxygen species, ROS)影响，间接造成损害，此现象被称为旁观者效应(bystander effect)。过去的研究为了进一步探讨旁观者效应，有以转移细胞培养基等方式，藉以传递因生物事件而产生至培养基的物质，然而这些方法属于间接的细胞接触，与实际状况下，细胞因直接接触所产生的异质性仍有所差别。

为建立更符合真实状况的细胞间异质性系统，并藉此进一步研究旁观者效应，我们设计了数个具光保护基团的探针(oNPE-AXK-azides)、硫代吖啶酮(SACD)及具光保护基团的萤光素(oNPE-ACK-dioNB-FL)。SACD为一个已知的光敏剂(photosensitizer)，在照射450 nm的光后，能产生活性氧物质并恢复萤光。我们搭配自制光罩，依序对细胞区域照射450 nm及365 nm的光，第一道光先诱发活性氧物质的产生，随后第二道光可选择性地在目标细胞(产生活性氧物质的细胞)或旁观细胞(周围细胞)区域将探针去保护，因光保护探针与系统中并存的光保护萤光素具有相同的光保护基，在365 nm的光照射后，萤光素恢复的萤光能帮助我们利用流式细胞仪分选出被标识的细胞，再搭配后续的蛋白质体样品制备及分析，探讨目标细胞及旁观细胞中的全蛋白质体(total proteome)与半胱胺酸体(cysteinome)差异 (图一)。在此研究中，我们成功以正交光调控的方式，在时空解析下触发活性氧物质的生成，并开启能标识蛋白质中半胱胺酸的探针活性，在建立细胞间异质性的同时，亦分析活性氧物质诱发之旁观者效应，其中，我们观察到目标细胞与旁观细胞的全蛋白质体与半胱胺酸体中有著不同的蛋白分布与特征，而我们认为这样的差异源自于细胞间异质性。

此研究提供了一种在时空解析下建立细胞间异质性的方法，而我们预期此方法亦可应用于组织及肿瘤的系统上。此外，搭配现有的技术与方法，如：核糖核酸定序(RNA-sequencing)、去氧核糖核酸条形码(DNA-barcoding)、呈色抗体标记(colored-antibody labeling)等，应可更扩展单细胞分析的解析度范围、提供更合适的工具以研究细胞间异质性对多组学(multiomics)造成之影响。