中科院STePTag技术突破：活体30分钟精准生物素标记分泌蛋白

引言

2026年6月，中国科学院化学研究所研究团队在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）发表了一项里程碑式成果——STePTag技术。这项技术首次实现了在活体动物水平上，对特定组织分泌进入血液的蛋白质进行30分钟原位生物素标记和鉴定，解决了分析化学与化学生物学领域长期存在的核心难题。

技术背景：为什么活体分泌蛋白标记如此困难？

分泌蛋白是细胞间信息交流的核心信使，在器官通讯、疾病诊断中发挥关键作用。然而，对它们进行活体原位标记面临三大挑战：

1. 高度稀释：蛋白质分泌入血后被数千种蛋白质高度稀释，犹如大海捞针

2. 来源不明：现有方法无法区分"哪个蛋白来自哪个器官"

3. 模型局限：传统转基因动物模型建立周期长、成本高、物种适用性窄

STePTag核心创新："开关化"TurboID

研究团队对TurboID生物素连接酶进行了革命性的"开关化"改造：

技术原理

• 融合酶构建：将TurboID与大肠杆菌二氢叶酸还原酶（DHFR）融合，构建STePTag融合蛋白

• TMP调控开关：DHFR在没有其抑制剂甲氧苄啶（TMP）存在时不稳定，会被细胞降解；加入TMP后，DHFR稳定化，同时激活融合的TurboID活性

• LNP递送：利用脂质纳米颗粒（LNP）将STePTag mRNA递送至小鼠靶器官（肝脏），无需转基因

• 30分钟完成：注射生物素底物后，30分钟内完成肝脏分泌蛋白的原位生物素化标记

技术优势对比

研究成果

通过STePTag技术结合蛋白质组学分析，研究团队取得了以下成果：

• 在生理条件下鉴定出93种肝脏来源的分泌蛋白

• 在急性肝损伤模型中，捕获了40种动态变化的肝脏分泌蛋白

• 解析了醛脱氢酶分泌在药物性肝损伤中的保护作用机制

对生物素标记行业的影响

STePTag技术的突破意味着：

1. 活体邻近标记正式走出细胞，进入器官乃至整体动物水平

2. LNP+mRNA的递送策略大大降低了邻近标记在新物种/新器官中的应用门槛

3. 生物素-链霉亲和素系统再次证明了其在活体标记中不可替代的地位

4. 为新型肝损伤生物标志物发现提供了强大工具

对科研工作的启示

对于从事蛋白质组学、化学生物学研究的课题组而言，STePTag技术打开了一扇新的大门。其核心价值在于：

• 无需构建转基因动物即可实现组织特异性标记

• TMP开关设计使标记过程可控，降低假阳性

• mRNA+LNP递送策略具有普适性，可推广至不同器官和物种

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