对做蛋白质组学的课题组而言，过去只能在培养皿里回答的问题——某个分泌组究竟从哪个器官释放、急性损伤下哪一批蛋白被重新动员——如今有了在原位求解的工具。2026 年 6 月，中国科学院化学研究所将 STePTag 技术发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie），让邻近标记首次从"细胞水平"跃升至"活体器官水平"。本文系统梳理生物素邻近标记技术的三代关键节点，帮助读者理解每一次跃迁背后的化学逻辑，以及如何为课题组选择合适的方案。

一、为什么需要"邻近标记"

Western blot 和免疫荧光是经典的"看蛋白"工具，但它们只能回答"这个蛋白在不在"。当我们想搞清楚"这个蛋白跟谁在同一个空间里共处过"，传统手段要么靠共免疫沉淀（容易丢失瞬时相互作用），要么靠过表达标签（容易引入假阳性）。邻近标记（proximity labeling） 的思路绕开"看到蛋白"这一步，转而回答"谁在我身边出现过"：用一个酶把周围约 10 nm 半径内的蛋白都贴上一个小标签（通常是生物素），然后通过亲和素把贴标签的蛋白全部"钓"出来做质谱鉴定。

二、三次技术跃迁

2.1 第一代：BioID（2012）

2012 年，Kira Mosser 和 Brian Bhatt 等人在 Genes & Development 上首次报道 BioID 技术。他们利用大肠杆菌来源的生物素连接酶 BirA 的一个突变体 BirA*，把生物素活化成高活性的生物素-AMP（bio-AMP），后者会共价修饰周围蛋白表面的赖氨酸残基。BioID 的核心优势是"在细胞内原位标记"，但标记效率偏低，需要 18–24 小时 才能达到足够的生物素化水平，难以捕捉瞬时的蛋白质相互作用。

2.2 第二代：TurboID 与 UltraID（2018–2026）

2018 年，Ting 实验室通过定向进化把 BirA 改造成 TurboID，标记速度提升约 15 倍，10–30 分钟即可完成有效标记。TurboID 几乎"重写了"邻近标记的应用范围——动态 PPI 捕捉、亚细胞蛋白质组学、活体动物标记都成为可能。2026 年，TurboID 已在内皮细胞、神经元、干细胞等敏感体系中稳定输出数据。

2026 年的两个衍生工具值得关注：

• UltraID：分子量仅 19 kDa（TurboID 为 35 kDa），更适合空间受限的细胞器和敏感细胞。

• Split-TurboID：把酶拆成两段无活性片段，只有当两段因蛋白质相互作用而靠近时才恢复活性，实现"条件性 PPI 标记"。

2.3 第三代：STePTag（2026）

STePTag 的核心创新是给 TurboID 装上"分子开关"：

1. 把 TurboID 与二氢叶酸还原酶（DHFR）融合。

2. DHFR 在没有抑制剂甲氧苄啶（TMP）时不稳定、被蛋白酶体降解；加入 TMP 后 DHFR 稳定化并激活 TurboID。

3. 借助脂质纳米颗粒（LNP）递送 mRNA 至小鼠靶器官，注射生物素底物后 30 分钟内 完成肝脏分泌蛋白的原位标记。

整个过程无需转基因动物，是邻近标记首次在活体器官水平工作的代表性突破。

四、STePTag 交出了什么成绩单

借助 STePTag 结合定量蛋白质组学分析，研究团队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；并解析了醛脱氢酶（ALDH）分泌在药物性肝损伤中的保护作用机制。

这套数据第一次把"哪些蛋白从肝脏出来影响全身"这个问题，从假说阶段推进到了可重复实验的阶段。

五、技术选择指南

六、对课题组的实际意义

STePTag 不只是一个新技术，它降低了活体蛋白质组学的实验门槛——不再需要花半年时间构建转基因小鼠，而是通过 LNP 递送在数日内完成 mRNA 投递与标记。对做肝脏、肾脏、脾脏等器官分泌组研究的课题组，这是值得跟踪的路线。

需要准备的核心试剂包括：重组 mRNA 合成底物、LNP 转染试剂、生物素底物、抗生物素抗体以及链霉亲和素磁珠。纳孚生物可提供从生物素标记底物到 LNP 递送辅料的科研级试剂配套，欢迎联系我们定制专属方案。

七、展望

邻近标记技术正朝着"更高时空分辨率、更强生物相容性、更广应用场景"三个方向演进。STePTag 打开了活体器官级标记的大门，UltraID 和 Split-TurboID 在小型化与可控性上继续深耕，APEX2 在亚细胞蛋白质组学中维持时间分辨率优势。对课题组而言，"先明确生物学问题，再选择匹配的酶和递送系统"是设计实验的核心逻辑。

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