新方法可解析活細胞中藥物作用早期分子事件

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員葉明亮團隊開發了一種名為“溶劑誘導細胞部分固定法”（SICFA）的蛋白質組學新方法。該方法可在活細胞中原位、高通量地識別藥物結合靶點及其下游早期效應蛋白，并揭示藥物作用在細胞內的動態調節順序。其核心優勢在于無需裂解細胞，在保持細胞結構完整性的條件下實現對藥物早期分子事件的系統解析，為藥物機制研究和臨床前藥效評估提供了有力的技術工具。相關成果發表在《自然-通訊》。

藥物在細胞內的作用是一個多級聯過程：起始于藥物與靶蛋白的直接結合，繼而引發下游信號通路的級聯反應，隨后誘導基因表達與蛋白質水平的變化，最終導致細胞表型發生顯著改變。其中，早期的靶點結合等分子事件通常僅涉及構象變化，此類動態改變難以通過傳統定量蛋白質組學技術捕捉。近年來，熱蛋白質組分析（TPP）、溶劑誘導沉淀（SIP）等方法雖實現了高通量靶標篩選，但TPP對耐熱靶點的檢測靈敏度不足，而SIP等化學變性方法依賴裂解液樣品，無法真實反映藥物在完整細胞中的滲透、代謝及下游效應的時空動態。

針對上述技術瓶頸，本工作中，研究團隊另辟蹊徑，開發了SICFA方法。該方法基于有機溶劑對細胞內蛋白質的部分固定作用，通過梯度濃度固定劑處理活細胞，誘導蛋白質在細胞內原位發生可控、梯度的變性聚集，再結合定量質譜分析可溶蛋白的含量，系統評估細胞內蛋白質穩定性的變化。其核心優勢在于，在保持細胞結構完整的前提下，同步鑒定藥物的直接作用靶點和下游早期效應蛋白。

研究證實，SICFA在多種藥物模型中表現出優異性能：不僅精準識別了雷替曲塞、達沙替尼等藥物的已知靶點，還檢測到已知靶點互作蛋白的穩定性變化，揭示了更加豐富的藥物作用網絡信息。通過時間分辨SICFA實驗，團隊進一步解析了藥物作用的時序特征。

SICFA方法具有操作簡便、通量高的特點，可與免疫印跡、質譜蛋白質組學、微孔板熒光檢測等多種技術聯用，適用于大規模藥物篩選和機制研究。未來，該方法還有望拓展至代謝物、環境污染物等多種配體的作用機制解析，在藥物研發、毒理學評估和生命科學基礎研究中具有重要應用潛力。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65497-2