生物体由大量细胞构成，细胞之间通过接触与协同完成呼吸、进食、运动和思考等功能。日本大阪大学研究人员近日提出一种用于显微镜下实时追踪细胞接触的新方法，并在2025年1月发表于《Cell Reports Methods》的研究中，报告了用于监测细胞通讯的荧光标记物开发进展。
现有分裂GFP方法的局限
在细胞间接触的可视化研究中，荧光标记物是常用工具，其中绿色荧光蛋白（GFP）应用最为广泛。传统做法是将GFP分成两部分，分别在不同细胞中表达；当两细胞发生接触时，两部分重新结合形成完整GFP并产生荧光信号。
研究第一作者金留孝（Takashi Kanadome）表示，分裂GFP适合用于检测细胞间稳定连接的形成，但由于重新结合后发光需要时间且结合过程不可逆，因此难以用于实时捕捉快速、动态的细胞相互作用。
新型Gachapin实现“接触即亮、分离即灭”
为解决上述问题，研究团队开发了名为Gachapin的新型荧光标记物。该体系由两部分构成：其一为荧光部分，在未接近结合伙伴时保持暗态；其二为结合部分，在两者靠近时触发荧光部分被激活。研究人员称，结合部分相当于荧光信号的“开关”，使Gachapin能够在细胞接触时迅速发光，并在细胞分开后关闭信号。
资深作者永井岳治（Takeharu Nagai）指出，借助Gachapin，团队得以检测临时且可逆的细胞间接触的快速形成与断裂。通过时间推移成像，研究人员还实时观察到神经元突起——用于通讯的细长延伸结构——与邻近神经元突起之间的接触过程。
单组分Gachapin-C扩展至同一神经元内部接触
除双组分Gachapin外，研究团队还开发了单组分版本Gachapin-C。研究称，在神经元中表达Gachapin-C时，该指示剂不仅能在不同细胞接触时产生荧光信号，也能在同一神经元的突起彼此接触时发光。
金留孝表示，Gachapin与Gachapin-C两种荧光指示剂提升了对细胞相互作用的观察能力。研究团队认为，快速激活的单组分与双组分荧光指示剂可用于监测包括神经元在内的多种细胞类型之间复杂的连接模式，并可用于实时成像研究。
