——輕輕的一個吻，已經打動我的心，深深的一段情，教我思念到如今。 《月亮代表我的心》
在文學、藝術或電影中，吻是豐富情感的表現，而唇印更是令人魂牽夢縈。在李安執導的電影《色，戒》中，湯唯所飾演的角色王佳芝在杯具上留下的唇印就可能暗示著主角的身分亦或性格。正如同唇印象徵著接觸後的印記，細胞能不能也塗上口紅，紀錄上曾經的互動呢？
今（2024）年三月，Gabriel Victora 與他的團隊於 Nature 期刊上發表了最新紀錄免疫細胞接合對象的方法。身體中，免疫細胞來來去去的忙碌著，無論是清理細胞屍體、維持區域生理平衡還是對抗外來病原體入侵，免疫細胞透過受器接合在不同種類的細胞中傳遞訊息、相互合作。在如此變化快速的動態環境中，研究各種不同免疫細胞或其他細胞的互動極為不易。對此作者與其團隊改良了稍早發布的 LIPSTIC 技術[1]並推出更廣泛適用的 uLIPSTIC（univeral version of LIPSTIC）。該方法如同為特定免疫細胞塗上「口紅」，並在一段時間後觀察其他細胞上的「唇印」藉此了解塗上口紅細胞的受器接合紀錄。
圖一、左圖為稍早開發的LIPSTIC 系統，僅能紀錄 CD40-CD40L 之間的互動紀錄。右圖顯示新一代的 uLIPSTIC 能任意挑選欲塗上「口紅」的細胞並觀察所有其他沾上「唇印」的細胞。圖片來源：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07134-4
SrtA 是金黃色葡萄球菌中的轉肽酶，該酵素能將肽鏈中的序列LPETG 以共價鍵的形式結合至結尾擁有五個甘胺酸的接受器（G5）上。研究團隊利用這個特性將 SrtA 改造為膜上蛋白的形式於「塗上口紅」的細胞上表現，而其他細胞則表現 G5 接受器以準備接受「唇印」。在加入 LPETG-Biotin 後，當塗上口紅的細胞與另外一個細胞近距離接合，細胞膜上的 SrtA 會將 LPETG 連同 Biotin 轉接到 G5 接受器的細胞上，如同在 G5 接受器細胞上留下唇印一般，以此實現進一步的分析。
圖二、圖為 SrtA為接合的細胞 A 細胞接上標記的模擬圖。黃色為改造後於細胞膜上表現的 SrtA，綠色為加上 G5 接受器的 Thy1.1。當兩細胞相互靠近至 14 奈米時，SrtA 便會對另一方進行修飾，而這個距離與已知的細胞受器接合距離 15 奈米相近，可以避免過多僅因靠近而造成的錯誤標記。圖片來源：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07134-4
研究團隊不僅在體外實驗中驗證了該設計的可行性，研究團隊在小鼠實驗中將帶有 G5 接受器的小鼠給予雞卵蛋白後，異體移植了帶有 SrtA 的 OT-II T細胞 [註一]。這樣的設計假設小鼠體內的樹突細胞會將雞卵蛋白肽鏈抗原呈現於細胞上，而專門辨識雞卵蛋白肽鏈的 OT-II T 細胞便會與呈現雞卵蛋白肽鏈的樹突細胞接合，藉此觀察這個紀錄系統的專一性與靈敏度。結果顯示，T 細胞與樹突細胞的接合被成功紀錄，且並未因 SrtA 的修飾功能而造成預期外的細胞接合。研究團隊進一步嘗試將 uLIPSTIC 系統應用於不同的細胞中，結果顯示不僅免疫細胞彼此的互動能被成功紀錄，且更難得的是免疫細胞與非免疫細胞的互動也被紀錄。
註一：OT-I 與 OT-II 小鼠是免疫學中研究後天免疫的常用模式。前者主要使 CD8+ T 細胞的 T 細胞受體 (T cell receptor, TCR) 僅能辨認雞卵蛋白中特定片段的序列，後者主要使 CD4+ T 細胞的 TCR 僅能辨認雞卵蛋白中特定片段的序列。在這些基改小鼠中，基因編輯的區域為 TCR α 及 β 鏈，使得 αβ T 細胞僅能與呈現特定 OVA 抗原的主要組織相容性複合體 (major histocompatibility complex, MHC) 結合並活化，達到限制 TCR 多元性的目的，有利於簡化為研究模式。
透過胞外接觸標記的方式，免疫學家可以不再單單倚賴表面蛋白質標記區分不同的免疫細胞，而是以不同細胞間的實際互動探討免疫系統的交互作用與功能。透過 Biotin 的標記，uLIPSTIC 系統更能應用在高通量的分析中，如以單細胞定序不同互動紀錄的細胞，藉此了解免疫系統中的動態環境。
近年，科學家愈發了解不同系統間的互動才能營造出生理平衡的環境，如免疫系統與神經系統、免疫系統與消化系統、中樞神經系統與消化系統的互動都是近年熱門的研究方向。結合高通量的分析技術，該新方法的發表將為所有的細胞研究提供全新的可能。
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Main Article:
Nakandakari-Higa, S., Walker, S., Canesso, M. C. C., van der Heide, V., Chudnovskiy, A., Kim, D. Y., Jacobsen, J. T., Parsa, R., Bilanovic, J., Parigi, S. M., Fiedorczuk, K., Fuchs, E., Bilate, A. M., Pasqual, G., Mucida, D., Kamphorst, A. O., Pritykin, Y., & Victora, G. D. (2024). Universal recording of immune cell interactions in vivo. Nature, 627(8003), 399–406. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07134-4
參考文獻：
1. Pasqual, G., Chudnovskiy, A., Tas, J. M. J., Agudelo, M., Schweitzer, L. D., Cui, A., Hacohen, N., & Victora, G. D. (2018). Monitoring T cell-dendritic cell interactions in vivo by intercellular enzymatic labelling. Nature, 553(7689), 496–500. https://doi.org/10.1038/nature25442
關鍵字：Dendritic cells、Immunology、Cell-cell interaction、dendritic cell biology主題月
撰文｜蔡宗霖
審稿｜葉國掄
