生物医学步入“活体”研究时代
在培养皿中观察细胞的传统方式正在被改写,科学家们开始直接在活体生物内部探寻生命的奥秘。
过去的蛋白质组学研究大多依赖“离体”样本—科学家们从生物体内取出细胞、组织或液体进行分析。这种“从体外回推体内”的方式,如同通过恐龙骨架推测恐龙行为,难以完全还原生命系统的真实动态。

Ø 技术瓶颈
传统“离体”研究存在根本局限。当蛋白质离开其天然生物环境,它们与其他分子的相互作用、修饰状态和动态行为都可能发生改变,导致观察结果与真实生理情况存在偏差。
在药物研发领域,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,成为深入揭示疾病机制与实现精准治疗的瓶颈。
Ø 三大突破
2025年,中国科研团队取得多项突破,推动了活体研究技术的发展。
- 北京大学李默团队开发了体内蛋白质组原位标记技术。这项技术基于新型基因工程小鼠和标记底物,允许研究者在活体动物内部直接标记蛋白质,获取了肠上皮、乳腺上皮及实体瘤中特定细胞的高质量原位蛋白质组数据。
- 中科院叶明亮团队创建了“溶剂诱导细胞部分固定法”。该方法首次在活细胞中高通量解析药物作用的早期分子事件,成功识别了雷替曲塞等药物的靶点及其下游效应。
- 北京大学陈鹏/王初团队研发了“邻近脱笼”技术,能在活体动物中瞬时激活目标蛋白质功能,精确调节蛋白相互作用,诱导肿瘤细胞死亡并增强抗肿瘤免疫响应。
| 技术名称 | 研发团队 | 核心突破 | 主要应用 |
| 体内蛋白质组原位标记技术 | 北京大学李默团队 | 活体动物内直接蛋白质标记 | 多器官、特定细胞群蛋白质组学研究 |
| 溶剂诱导细胞部分固定法 | 中科院叶明亮团队 | 活细胞内药物作用机制解析 | 药物靶点识别与机制研究 |
| 邻近脱笼技术 | 北大陈鹏/王初团队 | 活体蛋白质功能可控激活 | 蛋白质功能研究与肿瘤治疗 |
Ø 筛选革新
- 药物筛选策略也在发生变革。传统“先结合、后功能”的流程导致大量候选分子在后期功能验证阶段失败。
- 新型Beacon光导系统采用“功能优先”策略,整合微流控与光控操作,可对单细胞进行从分泌检测、抗原结合到功能评价的完整筛选。在针对PD-L1靶点的筛选中,仅0.17%的细胞同时具备多重功能属性,凸显了功能筛选的必要性。
- 中国科学院上海药物研究所开发的“FF tags-biocatDEL”平台,通过化学蛋白质组学在细胞水平实现了对潜在靶点的全景式扫描,显著拓展了化合物库的结构多样性。
Ø 治疗前景
活体研究技术正为精准治疗开辟新途径。例如,利用工程化纳米酶,科学家将邻近标记技术改造成“治疗武器”,能够在肿瘤上人为制造难以逃逸的靶点,有望解决免疫疗法中的核心难题。
北京大学团队利用体内蛋白质组原位标记技术,发现外泌体蛋白LDHAL6A驱动三阴型乳腺癌的远端转移。在动物模型中,靶向抑制该蛋白联合化疗可协同抑制肿瘤生长与肺转移。
这些进展使得在真实生理环境下观察疾病过程、评估药物效果成为可能,大幅提高了研究成果向临床应用转化的潜力。
Ø 未来展望
活体研究技术正在扩展至心脑血管疾病、自身免疫病、代谢性疾病以及组织再生与衰老等多个领域。
从“离体”到“活体”的转变,标志着生命科学研究范式的根本变革。当科学家能够在生物体的天然环境中直接观察分子行为,我们对生命的理解将更加贴近真实,精准医疗的愿景也将加速实现。
