精準(zhǔn)解析藥物在體內(nèi)的真實(shí)靶點(diǎn)分布，是理解其療效與毒副作用機(jī)制的關(guān)鍵前提。 過(guò)去十余年，隨著質(zhì)譜和化學(xué)蛋白組學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，研究者已能夠逐步解析小分子藥物的分子靶點(diǎn)。然而，在復(fù)雜的哺乳動(dòng)物體內(nèi)，尤其是在不同器官和細(xì)胞類(lèi)型尺度上系統(tǒng)性描繪小分子藥物的細(xì)胞靶點(diǎn)分布，仍然面臨顯著技術(shù)挑戰(zhàn)。

一方面，小分子藥物體積有限，直接進(jìn)行熒光修飾往往會(huì)顯著改變其藥代和靶向特性；另一方面，現(xiàn)有成像與化學(xué)標(biāo)記方法在組織穿透深度和空間分辨率上均存在限制。如何在保持藥物原有性質(zhì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)其在完整動(dòng)物體內(nèi)、單細(xì)胞分辨率下的可視化，一直是該領(lǐng)域的核心難題。

2022年， 來(lái)自 Scripps 研究所和 HHMI 的Li Ye課題組此前開(kāi)發(fā)了基于組織透明化的組織內(nèi)點(diǎn)擊化學(xué)技術(shù)（clearing-assisted tissue click chemistry,CATCH），實(shí)現(xiàn)了在組織切片中對(duì)共價(jià)藥物進(jìn)行單細(xì)胞分辨率標(biāo)記。

2025年12月22日 ，該團(tuán)隊(duì) 在Cell再度發(fā)表論文 Mapping cellular targets of covalent cancer drugs in the entire mammalian body ， 進(jìn)一步突破了反應(yīng)體積和組織深度限制，成功將 CATCH 技術(shù)擴(kuò)展至完整動(dòng)物尺度，實(shí)現(xiàn)了在全身范圍內(nèi)高分辨率描繪共價(jià)小分子藥物的細(xì)胞靶點(diǎn)分布。

研究首先以小鼠半腦為模型，對(duì)點(diǎn)擊化學(xué)在大體積組織中的效率瓶頸進(jìn)行了系統(tǒng)分析。作者發(fā)現(xiàn)，即便在初代 CATCH 流程基礎(chǔ)上進(jìn)行多輪優(yōu)化，標(biāo)記反應(yīng)仍主要局限于組織表層。鑒于銅催化疊氮-炔環(huán)加成反應(yīng)依賴(lài)一價(jià)銅離子，而組織內(nèi)豐富的氨基酸殘基可能會(huì)顯著絡(luò)合并耗竭催化劑，作者提出并驗(yàn)證了一個(gè)關(guān)鍵策略： 在反應(yīng)前 用過(guò)量 銅離子 進(jìn)行組織 預(yù)處理 ，以確保深層組織中具備足夠的有效催化劑濃度。 作者進(jìn)一步選擇持續(xù)更新反應(yīng)溶液以控制副反應(yīng)水平。以上兩項(xiàng) 改進(jìn)顯著提升了點(diǎn)擊反應(yīng)在組織深部的均一性和效率。借助自動(dòng)腦區(qū)識(shí)別算法，研究者進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了不同腦區(qū)內(nèi)藥物結(jié)合分布的系統(tǒng)性定量分析。

在此基礎(chǔ)上，作者將該技術(shù)應(yīng)用于整只小鼠體內(nèi)，比較了兩種臨床常用共價(jià)抗癌藥物——肺癌治療藥物阿法替尼（afatinib）和 B 細(xì)胞惡性腫瘤藥物伊布替尼（ibrutinib）的體內(nèi)結(jié)合特征。整體成像結(jié)果顯示，兩種藥物在不同器官中呈現(xiàn)出顯著差異的富集模式：在上胸部區(qū)域，阿法替尼在肺部的結(jié)合信號(hào)更為突出，而伊布替尼則在心臟中表現(xiàn)出更強(qiáng)的富集。作者指出，伊布替尼在心臟中的異常富集，可能與其已報(bào)道的心臟相關(guān)副作用存在關(guān)聯(lián)。此外，伊布替尼在骨組織和脾臟中的血管富集特征，也為其臨床出血風(fēng)險(xiǎn)提供了新的空間分布層面的線(xiàn)索。

在肝臟這一主要代謝器官中，兩種藥物均表現(xiàn)出高水平富集，但其細(xì)胞分布模式存在本質(zhì)差異。阿法替尼在肝臟中呈現(xiàn)相對(duì)均勻的簇狀分布，而伊布替尼則顯示出明顯的細(xì)胞類(lèi)型特異性。進(jìn)一步的細(xì)胞分型分析表明，阿法替尼主要結(jié)合于肝細(xì)胞，而伊布替尼則在 T 細(xì)胞中表現(xiàn)出顯著富集。鑒于伊布替尼的主要臨床靶點(diǎn)為 B 細(xì)胞，該結(jié)果提示其在 T 細(xì)胞中的結(jié)合可能反映了潛在的脫靶效應(yīng)。

總體而言，該研究通過(guò)系統(tǒng)分析三維復(fù)雜組織中點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)的限制因素，首次實(shí)現(xiàn)了在完整哺乳動(dòng)物體內(nèi)對(duì)共價(jià)小分子藥物細(xì)胞靶點(diǎn)的高分辨率成像，并在器官、組織和細(xì)胞三個(gè)層面系統(tǒng)比較了不同抗癌藥物的體內(nèi)分布特征。由于點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)的高度通用性，該技術(shù)框架未來(lái)有望拓展至更多類(lèi)型分子，為理解藥物作用機(jī)制及體內(nèi)分子過(guò)程提供全新的三維空間視角。

該論文的通訊作者為Scripps研究所和HHMI的Li Ye （葉立）教授，博士后龐正源、技術(shù)員Verina H. Leung為共同第一作者。

原文鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)01365-0

制版人： 十一

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