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凝集素芯片应用案例大放送

发布时间:2019-05-17 14:46 |  点击次数:

        糖基化是一种翻译后修饰,常随着疾病的发生而改变。在癌症患者中,由于糖基化酶的异常表达可导致糖基化的异常,因此特定糖基的存在可以作为识别癌症和其分期的生物标志物。而凝集素可识别独特的糖链结构,是糖链分析的重要工具。微阵列是一种简单、高通量的技术,目前凝集素微阵列已经成为分析聚糖结构的常用工具。人们可以通过凝集素微阵列比较来自不同组织、不同阶段或捐赠者的样本,观察糖基结构和数量的差异。

凝集素芯片应用案例

肿瘤糖基化研究
        该研究利用凝集素芯片,筛选出与黑色素瘤转移相关的四种糖基化亚类,后续通过大量的体外和体内实验,研究黑色素瘤转移与糖基化的相关机制。证实了FUT8的表达和黑色素瘤的转移密切相关,FUT8沉默可导致黑色素瘤体内侵袭能力下降,抑制体内转移瘤的生长。

 

参考文献:
Agrawal P, et al., A systems biology approach identifies FUT8 as a driver of melanoma metastasis [J]. Cancer Cell, 2017, 31(6):804-819.

细胞表面糖修饰的研究
        上海计划生育研究所课题组利用凝集素芯片分析精子表面凝集素结合图谱,发现两种凝集素对不同状态精子的结合能力呈显著性差异,后续验证发现,凝集素ABA(双孢菇凝集素)可以作为检测精子耐冻性的潜在生物标志物。该研究成果将降低精子冷冻复苏性检测,提高精子库冷冻储存效率。

 


凝集素芯片筛选精子耐冻性候选生物标志物
精子GFEs和PFEs组细胞在凝集素芯片上凝集素蛋白点ABA(图A)和DSL(图B)上的结合差异,上图为统计图,下图为芯片扫描荧光信号图。

参考文献:
Xin A J, et al., Comparativeanalysis of human sperm glycocalyx from different freezability ejaculates by lectin microarray and identification of ABA as sperm freezability biomarker [J]. Clinical Proteomics, 2018, 15(1):19.

肺炎血清标志物的研究
        研究人员利用凝集素芯片对支原体肺炎患儿,细菌性肺炎患儿和正常儿童的血清样品进行分析,发现有4种凝集素在不同组间的结合信号有明显差异。选取SNA-I进行后续实验,发现HPR可以作为儿童非细菌性肺炎血清诊断的潜在生物标志物。

 

凝集素芯片分析血清样品
(A)凝集素芯片的布局和代表性分析结果(右下部分);(B)四种凝集素(CALSEPA,MIA,PAA和SNA-1)在不同组间的结合信号差异。(* p <0.05和** p <0.01; M,支原体肺炎;B,细菌性肺炎; NC,正常对照)

参考文献:
Yang, L, et al., Lectin microarray combined with mass spectrometry identifies haptoglobin-Related protein (HPR) as a potential serologic biomarker for separating nonbacterial pneumonia from bacterial pneumonia in childhood [J]. Proteomics Clin Appl, 2018, e1800030.

老年痴呆血清标志物的研究
        特拉维夫大学Moran Frenkel-Pinterd教授团队对阿尔茨海默病(AD)患者的大脑区域以及血清中的N-和O-GlcNAc糖基化进行了综合分析。检测到AD患者和健康个体之间参与蛋白质O-GlcNAc糖基化和N- / O-糖基化的聚糖水平存在显著差异,并指出AD患者具有脑区域特异性糖基化相关病理变化。

 

凝集素芯片检测血清样本
红色代表AD患者血清、绿色代表MCI患者血清、蓝色代表健康对照;* P <0.1,** P <0.05,*** P <0.001。

参考文献:
Frenkelpinter M, et al., Interplay between protein glycosylation pathways in Alzheimer’s disease [J]. Science Advances, 2017, 3(9):e1601576.

细胞外囊泡的糖组分析
        日本Hiroaki Tateno教授研究团队使用凝集素芯片分析了源自人诱导多能干细胞(human induced pluripotent stem cells ,hiPSCs)的细胞外囊泡(extracellular vesicles,EV)的糖组分,发现hiPSC衍生的EV的聚糖谱与非hiPSC衍生的EV的聚糖谱不同,证明rBC2LCN可用于hiPSC衍生的EV的特异性检测,并指出EV糖谱是用于再生医学的干细胞的鉴定和表征的新靶标。

 

凝集素芯片对纯化后的EVs进行分析
(A)凝集素芯片信号无监督聚类分析(黄色:高信号、黑色:中等信号、蓝色:低信号);(B) rBC2LCN(左)和SNA(右)对细胞疏水部分和EVs的结合强度信号图。

参考文献:
Saito S, et al., Glycome analysis of extracellular vesicles derived from human induced pluripotent stem cells using lectin microarray [J]. Scientific Reports, 2018, 8(1):3997.

抗原糖基化模式的研究        为了研究结直肠癌(CRC)发展的不同阶段与癌胚抗原(CEA)糖基化模式变化之间的相关性,中科院生物物理所课题组利用凝集素芯片,分析了来自53个结直肠癌患者的肿瘤组织(CEA-T)和肿瘤相邻正常组织(CEA-A)中的CEA,发现了9种凝集素的组合足以区分CRC肿瘤组织与肿瘤相邻的正常组织。
 

凝集素芯片检测原理及结果图
a:用于CEA糖基化分析的凝集素微阵列的示意图;b:凝集素CEA结合谱的聚集热图。(A和T分别表示肿瘤相邻的正常样品和肿瘤组织样品,每个方格表示样品中CEA上的凝集素结合糖基化模式的强度)。

参考文献:
Zhao Q, et al., Glycan analysis of colorectal cancer samples reveals stage-dependent changes in CEA glycosylation patterns[J]. Clinical Proteomics, 2018, 15(1):9.

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