分享一篇摘自JACS上的“Cell-Selective Multifunctional Surface Covalent Reconfiguration Using Aptamer-Enabled Proximity Catalytic Labeling”。细胞表面工程提供了构建具有理想特征和功能定制的细胞接口的可能。然而，能够同时安装具有不同功能的多个分子的细胞选择性共价标记方法却很少。本篇文章的作者报道了一个适配体支持的邻近催化共价标记平台，用于混合细胞群中目标细胞的多功能表面重组。

生物反应通常是通过多种类型的细胞的微妙合作而产生的。在这些过程中，细胞膜的分子成分决定了细胞如何与周围环境发生相互作用。在复杂系统中，感兴趣的细胞的原位表面重塑对于理解和应用生命进程的机制至关重要。通过对靶细胞的选择性标记，可以区分出这些细胞，并通过定量蛋白质组学和单细胞测序技术揭示细胞信号通路。然而，在真实的生物系统中通过引入识别分子表面的目标细胞，就可以赋予特定细胞传感能力、调节细胞功能、重新编程细胞−细胞通信或交互、构建人工信号通路，引导免疫细胞靶向等等。

虽然基因工程是修饰细胞的主要方法，但在混合不同的细胞类型之前，大多数这些工作需要标记/修改单独的目标细胞。此外，能够可靠地提供的遗传有效载荷是有限的。因此，从细胞外使用非遗传学的方法将功能分子共价安装是重新配置细胞膜的一个有吸引力的替代方法。共价偶联具有优于非共价的性质，包括延长停留时间、更高的生化效率并减少剂量。另一方面，它已被证明在混合细胞群中原位标记靶细胞，它在理论上允许同时将许多不同的功能分子引入到一个给定的细胞膜中，而对分子种类的数量几乎没有限制。

因此，作者确定了一系列实现靶细胞表面多功能重构的设计要求：由于对靶细胞的精细亲和力和特异性，适配体（Apt）选择作为靶向部分来定位标记模块。这些短的单链核酸分子可以通过强大的选择策略和自动化学合成获得，它们可以很容易地实现位点特异性的化学修饰。与目前少数适配体驱动的接近标记方法不同，一个识别只能产生一个标记，作者设计将Apt与HRP-based催化标记模块结合，以实现循环和多路共价标记。HRP可以介导含酚分子转化为高反应性、短寿命（<1 ms）和近端限制（<20 nm）苯氧自由基，可以共价连接到邻近的富电子残基[酪氨酸（Tyr）、色氨酸（Trp）等]，从而允许标记被限制在目标细胞上。此外，通过将酪胺连接到不同的功能基团上，可以简单地合成含酚分子。

首先作者进行了将HRP与Apt偶联的试验，并比较了HRP和HRP−Apt偶联物之间的标记行为。选择了两种类型的Apt，KH1C12（AptH）和T2-KK1B10（AptK）作为模型，分别可以特异性结合人白血病细胞系HL60和K562细胞。上图为HRP-AptH和HRP在不同细胞系上的标记性能研究。再使用sulfo-SMCC作为双功能连接剂制备了两种HRP-Apt偶联物HRP-AptH和HRP-AptK。用十二烷基硫酸钠−聚丙烯酰胺凝胶电泳（sdspage）（图S1C）和紫外−可见吸收试验（图S1D）验证了Apt与HRP的偶联。然后，使用典型的Amplex Red酶分析来验证HRP−Apt偶联物中维持的HRP活性。

总之，作者设计了一个APCL平台，用于选择性地定制目标细胞表面分子，以在复杂的多细胞系统中编程细胞的功能和行为。反应中间体具有快速识别能力，反应率高，反应寿命短，保证了混合细胞悬液中标记过程的细胞选择性。该方法可用于多种标记分子，特别是证明了对糖修饰苯酚的适用性。因此将有助于细胞行为和细胞间通信的研究，并在免疫治疗、组织工程和干细胞归巢方面具有强大的应用潜力。

本文作者：FJY

责任编辑：FJY

原文链接：https://pubs.acs.org/10.1021/jacs.2c11150

DOI：10.1021/jacs.2c11150