北京大学化学与分子工程学院陈鹏教授与樊新元研究员领衔的研究团队，在细胞间相互作用（cell-cell interactions）的精准定量分析领域取得重大突破。他们成功开发出一种基于生物正交光催化反应的新型活细胞标记技术，实现了在复杂生理环境下对特定细胞亚群间互作行为的原位、实时、定量捕获与解析。这项被简称为“cat cell”的技术，为免疫学、神经科学、发育生物学及肿瘤微环境等前沿研究提供了强大的工具，相关成果已发表于国际顶级学术期刊《自然·化学生物学》。
长期以来，精确解析细胞间动态、瞬时的物理接触与信号交流，是生命科学领域的核心挑战之一。传统方法如荧光显微镜成像或流式细胞术，往往难以区分紧密接触的细胞与真正发生功能性互作的细胞，更无法在原位对互作界面进行分子水平的标记与定量。陈鹏-樊新元团队创新性地将“生物正交化学”与“光催化”理念相结合，巧妙地解决了这一难题。
该技术的核心原理在于其精妙的设计：研究团队首先利用基因编码技术，在目标细胞（如T细胞）的膜表面特异性地展示一种称为“受体”的生物正交官能团。他们设计了一种光敏催化剂，该催化剂能够被另一种细胞（如抗原呈递细胞）选择性摄取或标记。当这两类细胞在生理条件下相遇并发生紧密接触时，研究人员使用特定波长的低能量可见光进行局部照射。光能激活催化剂，驱动其与邻近细胞膜上的“受体”发生快速、特异的生物正交反应，从而在真实的细胞-细胞接触界面共价连接上一个荧光报告基团或其他功能探针。
这一过程具有高度的时空可控性、选择性与生物正交性（即不干扰正常的生命活动），因此被命名为“光催化激活的靶向细胞标记”（catalytically activated targeting of cell-cell interactions, 简称cat cell）。其突出优势体现在：
- 高时空精度：仅当细胞接触且被光照时才会发生标记，实现了对互作事件“时”与“空”的精准控制。
- 活细胞兼容：使用生物相容性的可见光催化，避免了紫外光损伤，可在活体或复杂组织环境中应用。
- 定量能力强：标记信号的强度与细胞接触的紧密程度或面积相关，为互作强度提供了定量化指标。
- 通用性与可拓展性：该平台可通过替换不同的“受体”与催化剂前体，实现对多种膜蛋白互作、代谢物交换甚至细胞间纳米管连接等不同互作模式的标记与探究。
在验证实验中，团队成功利用cat cell技术清晰地可视化并定量分析了免疫突触（T细胞与抗原呈递细胞之间的关键互作结构）的形成动力学，并揭示了此前难以捕捉的瞬时性免疫细胞相互作用网络。该技术不仅能够“看到”细胞是否互作，更能“测量”互作的强弱与模式，为理解免疫应答、神经信号传递、肿瘤免疫逃逸等过程中细胞通讯的分子机制打开了全新的窗口。
陈鹏教授表示：“cat cell技术就像给细胞间的‘握手’行为安装了一个特制的‘闪光灯’和‘记录仪’，只有在真正接触并给予信号时才会留下不可磨灭的、可量化的‘合影’。这使我们能够以前所未有的清晰度解读细胞社交的语言。”樊新元研究员补充道：“这项工作是化学生物学工具驱动生命科学问题研究的典范。它源于基础化学反应的创新，最终服务于对生命过程本质的探索。”
业内专家评价，这一技术是细胞生物学研究方法学上的重要革新，其提供的定量化、原位互作信息将极大推动对多细胞生物体系功能原理的理解，并在药物研发（如免疫疗法、细胞疗法）的效评估与机制研究中展现出广阔的应用前景。团队计划进一步优化该技术的灵敏度与分辨率，并探索其在活体动物模型乃至临床样本中的应用，持续推动化学与生命科学的交叉融合。
