在5月26日出版的《自然－通訊》上，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院祁海教授和化學(xué)系劉磊教授課題組合作發(fā)表了題為《雙光子光控趨化因子的化學(xué)合成及在體光控免疫細(xì)胞遷移》 的研究論文，首次發(fā)展了雙光子光控趨化因子，實現(xiàn)了體外和在體光控細(xì)胞運動，為體內(nèi)及體外以高分辨率研究細(xì)胞趨化運動及定位提供了新的手段。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士生陳欣、化學(xué)系博士生唐姍，以及中國科學(xué)院強磁場科學(xué)中心副研究員鄭基深是文章的共同第一作者，祁海教授和劉磊教授是文章的共同通訊作者。
趨化因子介導(dǎo)的細(xì)胞運動遷移和定位在正常的免疫監(jiān)視、免疫反應(yīng)以及某些重大疾病如癌癥、自身免疫病等過程中扮演著至關(guān)重要的角色。目前還缺乏能用于研究細(xì)胞趨化運動和趨化因子及受體信號的高時空分辨的分子工具，同時也沒有方法在體內(nèi)實現(xiàn)人為控制細(xì)胞運動。
通過化學(xué)合成，劉磊課題組合成了雙光子光控的人源趨化因子CCL5 （C-C motif ligand 5，趨化因子C-C結(jié)構(gòu)單元配體5）。該光控探針通過在人源CCL5的N端引入兩個雙光子敏感的光敏基團(tuán)，有效的掩蔽了CCL5與其受體的相互作用。而通過短時間（小于5秒）的光照，能夠重新恢復(fù)趨化能力，誘導(dǎo)T細(xì)胞的定向運動。祁海課題組通過體外雙光子解籠鎖及共聚焦顯微鏡單細(xì)胞拍攝技術(shù)實現(xiàn)了小于0.1平方微米的高分辨率的雙光子解籠鎖，并利用這一工具在單細(xì)胞水平證明了PI3K（磷脂酰肌醇-3-羥激酶）在殺傷性CD8＋T細(xì)胞趨化運動過程中不影響方向感知，而影響持續(xù)性運動，同時在體內(nèi)表皮和淋巴組織內(nèi)首次實現(xiàn)了利用雙光子光控的CCL5人為改變CD8+T細(xì)胞的運動和分布。這一技術(shù)創(chuàng)新，為體外及體內(nèi)以高分辨率研究趨化因子及受體信號、細(xì)胞運動調(diào)控細(xì)胞命運等問題開辟了新途徑，也為化學(xué)合成制造光控蛋白質(zhì)提供了普適的方法。
祁海教授一直致力于研究免疫應(yīng)答中的細(xì)胞動態(tài)與調(diào)節(jié)，尤其關(guān)注對體液免疫保護(hù)至關(guān)重要的多細(xì)胞交互作用機制及細(xì)胞遷移運動影響細(xì)胞分化的機制。劉磊教授長期研究使用化學(xué)合成蛋白質(zhì)的技術(shù)獲取定點翻譯后修飾的蛋白質(zhì)及各種人造功能蛋白質(zhì)。這一新成果展現(xiàn)了清華大學(xué)生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)科交叉研究的積極探索。
