糖質(zhì)(glycan)是生物體系中糖類分子的通稱，是構(gòu)成生命的基本生物分子。糖質(zhì)既可單獨(dú)存在，又能與蛋白、脂質(zhì)等形成結(jié)構(gòu)豐富的糖綴合物，在生命過(guò)程中發(fā)揮重要作用，與人類健康和疾病密切相關(guān)。解析“糖質(zhì)密碼(glycocode)”為重大疾病的診療與防治提供理論依據(jù)，為生物醫(yī)藥發(fā)展奠定基礎(chǔ)。其中體液中的“糖質(zhì)密碼(glycocode)”可能潛藏著未知的疾病診斷的生物標(biāo)志物。基于質(zhì)譜的糖蛋白質(zhì)組學(xué)方法為我們?cè)隗w液中篩選潛在糖肽和糖蛋白質(zhì)作為診斷標(biāo)志物。
血液樣本是臨床最常見(jiàn)的檢測(cè)樣本，血液中包含了蛋白質(zhì)、代謝物、免疫細(xì)胞等，血液分子的動(dòng)態(tài)變化反映了身體健康或疾病狀態(tài)。目前臨床上常用的血液中的腫瘤診斷標(biāo)志物包括甲型胎兒蛋白 (AFP)、癌胚胎抗原 (CEA)、及胰癌胚胎抗原 (pancreatic oncofetal antigen) 、CA50、CA-72-4、CA-125、CA-150、CA-153、CA-199、及鱗狀上皮癌關(guān)聯(lián)抗原 (SCC) 等。這些蛋白質(zhì)全是糖蛋白，這提示我們研究血液中的糖蛋白質(zhì)有可能發(fā)現(xiàn)新型腫瘤標(biāo)志物。
1. 血液中的糖蛋白
中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所葉明亮研究員團(tuán)隊(duì)和空軍軍醫(yī)大學(xué)聶勇戰(zhàn)教授團(tuán)隊(duì)等合作，開(kāi)發(fā)了一種位點(diǎn)特異性糖型的高穩(wěn)健蛋白質(zhì)組分析系統(tǒng)，對(duì)278例臨床樣本進(jìn)行N-糖基化蛋白質(zhì)組的規(guī)模化分析，篩選并驗(yàn)證了可診斷胃癌尤其是早期胃癌的新型蛋白質(zhì)糖基化類生物標(biāo)志物，為N-糖基化蛋白質(zhì)組的規(guī)模化分析提供了一種分析工具。這一結(jié)果“Robust Glycoproteomics Platform Reveals a Tetra-Antennary Site-Specific Glycan Capping with Sialyl-Lewis Antigen for Early Detection of Gastric Cancer”于2024年發(fā)表在《Advanced Science》。
該文通過(guò)N-糖蛋白組學(xué)發(fā)現(xiàn)血清位點(diǎn)特異性聚糖生物標(biāo)志物的工作流程如下(圖1)：用全自動(dòng)HPLC-HILIC方法富集血清N-糖肽，用穩(wěn)定的微流LC-MS/MS系統(tǒng)檢測(cè)，并用高靈敏度的Glyco-Decipher軟件進(jìn)行鑒定。通過(guò)糖蛋白組學(xué)分析從發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證隊(duì)列中確定位點(diǎn)特異性糖生物標(biāo)志物候選物，然后使用靶向策略(PRM)在驗(yàn)證隊(duì)列中確認(rèn)。
2. 血液中的IgG
IgG抗體家族是適應(yīng)性免疫的重要組成部分。IgG的糖基化維持其結(jié)構(gòu)完整性并調(diào)節(jié)其效應(yīng)功能。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，血液中的IgG的糖基化修飾與疾病狀態(tài)高度相關(guān)，如表1所示，在自身免疫性、感染性以及惡性疾病中均發(fā)現(xiàn)IgG的糖基化修飾的異常。
表1 IgG糖的組成及其在疾病中的變化
我司在國(guó)內(nèi)外糖蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了一套以ZIC-HILIC方法富集血清N-糖肽、SCE-LC-MS/MS、pGlyco/pGlycoQuant、人工智能數(shù)據(jù)篩選以及PRM驗(yàn)證為核心的一整套糖蛋白質(zhì)組學(xué)研究策略，從而不僅實(shí)現(xiàn)高通量的糖蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)采集，更能高效篩選出生物標(biāo)志和疾病靶點(diǎn)，助力于服務(wù)于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的新的診療靶點(diǎn)，從而揭開(kāi)生命與健康的“糖質(zhì)密碼“。
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