突破技术瓶颈！中科院叶明亮团队开发新型蛋白质组学方法首次在活细胞中原位、高通量地解析药物作用早期分子事件

近日， 中国科学院大连化学物理研究所叶明亮团队一项重要成果发表于国际知名期刊《Nature Communications》，研究团队开发出一种名为“溶剂诱导细胞部分固定法”（SICFA）的新型蛋白质组学方法，首次在活细胞中原位、高通量地解析药物作用的早期分子事件。该技术不仅能精准识别药物直接靶点，还能捕获下游信号通路的级联反应，为药物机制研究提供了强大工具。

传统方法在裂解细胞进行研究时，会丢失药物在完整细胞中的渗透、代谢等关键信息。SICFA技术如同给活细胞内的蛋白质活动安装了一个“分子雷达”，在保持细胞结构完整的前提下实现对药物早期分子事件的系统解析，解决了药物靶点鉴定领域长期存在的技术瓶颈。

技术突破：有机溶剂巧用，实现活细胞蛋白稳定性评估

不同TLS状态胃癌的单细胞与空间转录组图谱

SICFA技术的核心创新在于利用有机溶剂对细胞内蛋白质进行部分固定。研究团队通过梯度浓度固定剂处理活细胞，诱导蛋白质在细胞内原位发生可控变性聚集，再结合定量质谱分析可溶蛋白含量，系统评估蛋白质稳定性变化。

SICFA在保持细胞结构完整的前提下，同步鉴定药物的直接作用靶点和下游早期效应蛋白。 这一技术不仅操作简便、通量高，还可与免疫印迹、质谱蛋白质组学等多种技术联用，适用于大规模药物筛选。

研究团队优化了部分细胞固定条件，选择丙酮、乙醇和乙酸的混合物作为固定剂。通过这种方法，他们在K562细胞中评估了约5600种蛋白质的稳定性，覆盖了约82%的细胞内蛋白质组。

验证结果：精准识别药物靶点，揭示全新作用机制

不同TLS状态胃癌的空间细胞与分子特征

在方法验证中，SICFA表现出卓越性能。研究团队测试了多种药物模型，均成功识别出已知药物靶点并发现新的作用机制。

针对雷替曲塞（raltitrexed）的研究显示，SICFA能精准识别其靶点胸苷酸合成酶（TYMS）。 更有意义的是，在达沙替尼（dasatinib）的研究中，SICFA不仅检测到直接靶点LYN的稳定性变化，还发现其相互作用蛋白CDKN1C的稳定性降低。 最引人注目的是对5-氟尿嘧啶（5-FU）的研究。SICFA在用药后4小时就检测到多个RNA转录后修饰酶的稳定性改变，而此时传统方法尚未检测到蛋白表达量及RNA修饰水平变化。 这表明5-FU的早期作用机制集中于RNA修饰调控通路，为其抗癌机制提供了新解释。

技术比较：与传统方法形成互补，提升靶点覆盖范围

预示阳性免疫治疗应答的独特单细胞空间TLS（ssTLS）特征谱

与现有主流技术相比，SICFA显示出独特的优势。研究团队将SICFA与热蛋白质组分析（TPP）方法进行了系统比较。

两种方法在蛋白质变性原理上有所不同：SICFA使用固定剂，而TPP使用加热来展开和变性细胞内的蛋白质。这种差异使得两种方法对不同的蛋白质有着不同的偏好性。

研究人员使用ATP竞争性激酶抑制剂十字孢碱（STS）作为模型化合物进行测试。结果显示，SICFA能够识别出一些TPP方法未能检测到的靶点。当结合使用SICFA和任何TPP/PISA方法时，鉴定到的激酶靶点数量增加了63%以上。这种互补性也体现在对组蛋白去乙酰化酶抑制剂帕比司他（panobinostat）的研究中。 这表明结合多种方法可提高药物靶点发现的置信度和覆盖范围。

应用前景：拓展药物研发维度，推动精准医疗发展

SICFA技术的应用前景广阔，除了药物靶点识别，该方法还可用于评估药物在细胞内的结合效能。研究人员开发了ISDR-SICFA工作流程，通过测量活细胞中不同药物浓度下的蛋白质稳定性变化来评估药物结合效能。时间分辨SICFA实验还能解析药物作用的时序特征，此外，SICFA在检测早期生物化学事件方面表现出高灵敏度。

未来，该方法有望拓展至代谢物、环境污染物等多种配体的作用机制解析，在药物研发、毒理学评估和生命科学基础研究中具有重要应用潜力。（转化医学网360zhyx.com）

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-65497-2

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