生物分子相互作用网络的揭示对于理解生理过程至关重要，邻近标记技术利用基因工程或识别分子将催化剂锚定在兴趣分子上，进而催化底物共价连接到局域空间的反应性基团，从而原位获取邻近空间中的生物分子信息。

然而，现有邻近标记方法难以跨层次定位空间，检测对象一般是目标生物大分子附近的分子，或特定细胞类型周围的细胞，这不利于在完整的生物背景下收集相互作用信息。此外，方法在细胞示踪和操纵方面的应用潜力在很大程度上被忽视。

近日，南京大学丁霖教授团队在基于辣根过氧化物酶HRP的邻近标记反应上游，串联可产生过氧化氢的半乳糖氧化酶（GAO）氧化半乳糖（Gal）的反应，作为邻近标记反应的开关，通过将GAO和HRP靶向到指示不同空间层次的生物标志物上，建立了两级空间定位的邻近标记平台（P²L），实现了细胞身份的高效辨认、目标细胞在指定位点的组装以及目标细胞唾液酸微环境的组学分析。

将细胞和糖基化作为模型空间层次，作者在共培养体系中成功实现了对目标细胞的跨生物层级定位的邻近标记，通过与常规的邻近标记技术（P²L）比较，证实P²L具有更高的细胞选择性。

利用P²L跨层次定点安装的生物正交点击反应基团，作者在目标细胞的唾液酸位点附近引导细胞的共价组装，实现了细胞-细胞相互作用的选择性编程。

肿瘤微环境是典型的多层次生物体系，不同种类的细胞通过复杂的分子识别构成相互作用网络。其中，肿瘤细胞与巨噬细胞的相互作用一直是深入研究的话题。肿瘤的重要标志是糖基化改变，揭示肿瘤-巨噬相互作用对肿瘤糖基化及其识别行为的影响，可为理解免疫压力下肿瘤的进化机制提供从糖出发的新视角。作者发现，在肿瘤-巨噬细胞相互作用体系中，肿瘤细胞表面唾液酸（Sia）含量发生明显变化；通过对其执行P²L并结合蛋白组学技术，获得了在免疫压力下，肿瘤细胞表面唾液酸微环境中的上调蛋白信息。

在该工作中，丁霖教授团队基于两级空间定位的邻近标记策略，利用基于酶的逻辑运算，高效传递并放大了空间定位信号，解决了生物标记的特异性与稳定性问题；输出的共价标记可以对接细胞组装编程、微环境分析，为复杂生物体系研究提供了多样的分析和操纵工具。