2026年6月，中科院化学所在《德国应用化学》发表STePTag技术，实现了活体水平上对特定组织分泌蛋白的原位标记——30分钟完成、无需转基因动物、组织特异性高。这项突破为生物素标记技术的应用场景拓展提供了全新思路。

一、为什么活体分泌蛋白标记是难题？

分泌蛋白是细胞间信息交流的核心信使，在器官通讯和疾病诊断中发挥关键作用。然而，活体水平上对分泌蛋白进行原位标记面临多重挑战：

1.1 稀释问题

蛋白质分泌入血后被高度稀释——血液中含有数千种蛋白质，目标蛋白的丰度可能极低，传统方法难以区分"哪个蛋白来自哪个器官"。

1.2 方法局限

1.3 活体标记的安全性要求

活体实验对试剂毒性的容忍度远低于体外实验，任何具有显著毒性的标记策略都难以应用于活体。

二、STePTag的核心创新

2.1 "开关化"TurboID改造

STePTag的核心创新在于对TurboID的"开关化"改造，融合了三个关键元件：

STePTag = TurboID + DHFR + LNP递送 + TMP调控

工作原理：

1. 融合酶构建：将TurboID与大肠杆菌二氢叶酸还原酶（DHFR）融合

2. TMP调控开关：DHFR在无其抑制剂甲氧苄啶（TMP）时不稳定，被细胞降解；加入TMP后，DHFR稳定化，同时激活融合的TurboID活性

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

4. 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

2.2 技术对比

三、关键研究成果

3.1 生理条件下的分泌蛋白鉴定

通过STePTag技术结合蛋白质组学分析，研究团队在生理条件下成功鉴定出 93种肝脏来源的分泌蛋白。

3.2 疾病模型中的动态变化捕获

在急性肝损伤模型中，STePTag捕获了 40种动态变化的肝脏分泌蛋白，展示了其在疾病生物标志物发现中的潜力。

3.3 机制解析

研究解析了醛脱氢酶分泌在药物性肝损伤中的保护作用机制，为新型肝损伤生物标志物的发现提供了工具。

四、STePTag的技术优势深度分析

4.1 mRNA+LNP策略的优势

• 无需转基因：避免了转基因动物模型建立的长周期和高成本

• 物种普适性：mRNA+LNP策略理论上可应用于任何物种

• 可定向递送：通过LNP的器官趋向性实现组织特异性标记

• 剂量可控：通过调整mRNA剂量控制标记强度

4.2 TMP"开关"的精准调控

TMP调控机制的精妙之处在于：

• 无TMP时：DHFR不稳定 → 融合蛋白被降解 → TurboID无活性 → 无标记

• 加入TMP后：DHFR稳定 → 融合蛋白累积 → TurboID激活 → 生物素标记

这种"化学开关"实现了对标记反应的精准时空调控，避免了TurboID持续活性带来的背景标记。

4.3 30分钟快速标记的意义

传统TurboID标记需要10分钟至数小时，而STePTag在活体条件下30分钟完成标记，这一速度优势意味着：

• 可捕捉更动态的蛋白质分泌事件

• 减少实验动物的不适时间

• 提高实验通量

• 降低长时间标记的背景噪音

五、对生物素标记行业的影响

5.1 活体标记的新范式

STePTag技术的突破意味着活体邻近标记正式走出细胞，进入器官乃至整体动物水平。这对生物素标记试剂行业产生深远影响：

• 需求增长：活体水平的生物素标记实验将催生新的试剂需求

• 质量要求提升：活体实验对试剂纯度、内毒素水平等有更高要求

• 定制化需求：不同器官、不同疾病模型需要定制化的标记策略

5.2 与其他邻近标记技术的互补

5.3 应用前景

STePTag技术的应用潜力覆盖多个方向：

• 器官通讯研究：解析不同器官间的分泌蛋白信号

• 疾病生物标志物发现：捕获疾病状态下的分泌蛋白动态变化

• 药物毒性评价：监测药物诱导的器官分泌蛋白变化

• 药物靶标验证：结合生物素标记验证候选药物的作用机制

六、实验关键试剂需求

STePTag技术的成功实施依赖于以下关键试剂：

七、纳孚生物的支持

作为专业的生物素标记试剂供应商，纳孚生物为邻近标记技术研究提供全面支持：

标准产品线：

• 高纯度生物素及衍生物

• 生物素-PEG连接子系列（PEG2~PEG12）

• 生物素-苯酚探针（APEX2专用）

• 链霉亲和素磁珠/琼脂糖凝胶

定制合成服务：

• 生物素标记分子定制设计

• 含光交联基团的生物素探针

• 双功能标记探针（生物素+荧光）

• 新型生物素衍生物合成

技术支持：

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