近日，中心工程生物学与健康团队叶邦策教授和毕晓宝教授首次提出了多肽/蛋白质-细胞偶联物（Peptide/Protein-Cell Conjugates, PCCs）的全新概念，并利用噻唑烷形成化学，突破性地在生理pH条件下实现了活细胞表面的多种功能化修饰。此项研究不仅拓展了该点击式化学在生物医学研究中的应用范围，也为高效定制具有不同功能特性的PCCs提供了一种新颖的工具。该技术将在未来的基础生物学、活细胞介导的药物递送和治疗等诸多研究领域具有重要应用潜力。相关工作以“Catalyst-free thiazolidine formation chemistry enables the facile construction of peptide/protein-cell conjugates (PCCs) at physiological pH”为题，在英国皇家化学会旗舰期刊Chemical Science上发表（论文链接https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/SC/D3SC01382K）。

研究背景：

细胞表面工程是一项重要的多学科交叉技术，旨在改变和装饰细胞表面的分子组成和性质，以此获得一系列的生物学和医学应用。尤其是近些年来，采用活细胞作为治疗药物已经成为未来药物研发的重要方向之一，这对细胞表面工程技术策略也提出了更高、更新的要求。目前为止，来自不同学科领域的科学家们已经发展了多种遗传、化学和物理方法来修饰细胞表面，以此赋予其新的性质和功能。然而，这些方法都有其固有的缺陷和不足之处。因此，开发一种新型的细胞表面工程技术是十分必要的。

噻唑烷形成化学（thiazolidine ring formation chemistry）代表的是一类在水溶液条件下1,2-氨基硫醇通过与醛基发生特异性缩合，以此生成较为稳定的五元环---噻唑烷作为连接产物的化学反应类型。该反应作为一种点击式生物正交反应（click-type bioorthogonal reaction），已经被广泛应用于多肽和蛋白质的精准化学修饰研究，包括了蛋白质固定化，抗体偶联药物ADC制备等等。然而，基于该反应的细胞表面化学修饰及其应用研究还尚未报道。

总结展望：

在这项研究中，作者率先报道开发了一种基于噻唑烷形成化学的活细胞表面重塑策略，进一步丰富了现有的活细胞表面工程工具箱。同时，作者也提出了多肽/蛋白质-细胞偶联物新概念（Peptide/Protein-Cell Conjugates, PCCs），为构建此类新型偶联物及其应用研究指明了未来可能的发展方向。为了展示该方法的生物医学应用潜力，作者成功地诱导了不同细胞之间特异相互作用的发生，也实现了金属离子介导的可逆性细胞表面化学修饰，还制备了基于NK细胞的PCCs，增强了其选择性靶向/杀伤几种EGFR阳性癌细胞的能力。此外，作者还开发了一种高效的、可模块化的SpyCASE平台，从而为将来在细胞表面装载其他更多类型的功能性货物分子（如抗体或酶）提供了新选择。总之，该技术方法具有新颖、简单、通用的特点，将在基础生物学，活细胞介导的药物递送和治疗等研究具有广阔的应用前景。

论文信息：

Catalyst-free thiazolidine formation chemistry enables the facile construction of peptide/protein-cell conjugates (PCCs) at physiological pH

Xiangquan Liu, Youyu Wang, Bangce Ye *(叶邦策，华东理工大学/浙江工业大学) and Xiaobao Bi *(毕晓宝，浙江工业大学)
Chem. Sci., 2023, Advance Article
https://doi.org/10.1039/D3SC01382K

作者简介：

本文第一作者，刘相全，本科毕业于山东第一医科大学， 2020年加入浙江工业大学绿色制药协同创新中心工程生物学与健康研究团队，师从叶邦策教授和毕晓宝教授，主要从事细胞表面工程化、蛋白和多肽修饰领域的研究。现已于2023年6月硕士毕业于浙江工业大学。

本文通讯作者，叶邦策教授，华东理工大学/浙江工业大学教授。博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授(2014年)，教育部新世纪优秀人才支持计划学者(2007年)，上海市教委曙光学者(2006年)，上海市科委优秀学科带头人(2011年)；中国生物医药协会生物芯片委员会委员，中国仪器仪表学会分析仪器分会第六届化学传感器专业委员会委员，中国微生物学会分子微生物学及生物工程专业委员会委员，全国生化检测标准化技术委员会委员，上海市生物信息学学会理事；Biotechnology & Applied Biochemistry期刊副主编，Biotechnology Journal编委，“合成生物学”期刊编委。2016年教育部自然科学二等奖，2008年荣获上海市技术发明二等奖，2007年荣获明治乳业生命科学奖。近年来在Proc Natl Acad Sci USA, Cell Chemical Biology, J Am Chem Soc, Angew Chem Int Ed, Anal Chem, J Biol Chem, Mol Microbiol等期刊发表SCI论文300多篇，SCI引用近10000次。

本文通讯作者，毕晓宝，浙江工业大学教授。2016 年获得新加坡南洋理工大学（Nanyang Technological University, NTU）化学生物学博士学位；2016 年至 2020 年于新加坡南洋理工大学 (NTU) 任博士后研究员 (Research Fellow)；2019年入选浙江省海外引才项目。2021年1月正式归国发展，入职浙江工业大学开展独立科研工作。期间入选了浙江工业大学十四五高层次人才培育计划（2022年），第二批青年“三强型”人才“百人计划”（2022 年）。已在Angew. Chem. Int. Ed.，Anal. Chem.，Org. Lett., Chem. Sci., PNAS等国内外刊物发表多篇研究论文。现主持/参与浙江工业大学高层次人才引进启动基金，企业横向课题，国家和省部级基金项目。目前课题组主要研究方向为生物大分子偶联方法学开发及其应用研究。