上期回顾

体必康科研平台推出的Lectin56^TM凝集素芯片集合了56种常见的凝集素，具有高通量、高灵敏度、能够快速分析复杂成分的聚糖特征等优势，是研究糖基化的新兴技术。研究人员首次使用凝集素芯片分析原发性肝炎患者血清IgG糖基化水平变化，鉴定出不同亚型原发性胆管炎特定的糖基化模式，提示了凝集素芯片在生物新型标志物筛选上的巨大潜力。

 

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 · 导语 · 

《中国心血管健康与疾病报告2021》显示，我国现有心血管疾病患病人数约3.3亿。我国心脑血管疾病高居死亡原因的榜首，占比43%，超过了第2名肿瘤和第3名慢性呼吸道疾病之和。近年来随着高血压、糖尿病、超重与肥胖、成人血脂异常患病率持续上升，吸烟比例高等，导致心脑血管疾病死亡率高且处于上升趋势。因此，采取有效手段开展高质量的临床前期研究和临床研究，对于制定心脑血管疾病的预防和治疗策略起着至关重要的作用。

 

外周动脉疾病是中老年人常见的血管外周疾病之一，北京协和医院研究团队利用Lectin56^TM凝集素芯片（体必康科研平台-博翀提供）全局性分析了外周动脉疾病患者血清IgG糖基化的表达谱差异，筛选获得潜在生物标志物，为外周动脉疾病早期诊断和疾病发病机制研究奠定基础。

 

 

一、研究背景

外周动脉疾病（PAD）是由外周动脉粥样硬化引起，冠状动脉系统以外的动脉血液循环障碍。患有PAD的人群心脏病与中风的发病几率比正常人高6-7倍。若未及时治疗，症状将恶化，甚至会产生严重感染导致截肢。

 

外周动脉疾病按疾病类型可分为动脉硬化闭塞和动脉瘤，按部位可分为下肢动脉疾病、颈动脉疾病、肾动脉疾病等。其中，以下肢动脉疾病（LEPAD）、颈动脉狭窄（CAS），和腹主动脉瘤（AAA）最为常见。大量研究表明，高血压、糖尿病、吸烟和高血脂等四大危险因素是导致绝大多数外周动脉疾病的主要原因。

 

外周动脉疾病的传统诊断检查包括踝肱指数和彩色多普勒超声。然而，LEPAD和CAS早期患者没有典型的临床表现，不易发现，仍可能发展成严重缺血或严重脑血管缺血。因此，临床上迫切需要能实现早期鉴别诊断PAD的方法手段。

 

为解决上述问题，北京协和医院研究团队首先使用Lectin56^TM凝集素芯片（体必康科研平台-博翀提供）分析了LEPAD、CAS、AAA患者和健康对照者IgG糖基化的表达谱差异，筛选并获得具备早期诊断的生物标志物，为PAD早期诊断和疾病发病机制研究奠定基础。该研究成果发表在《Journal of Clinical Medicine》。

权威期刊在线发表

 

 

二、研究思路

在该研究中，血管外科病房招募了100名健康对照者（HC）、75名患有腹主动脉瘤（AAA）患者作为疾病对照组、53名下肢外周动脉疾病（LEPAD）患者和75名颈动脉狭窄（CAS）患者作为疾病组，并根据患者临床特征（糖尿病、血脂异常、高血压等）分出疾病亚组。

根据患者临床特征分组的样本信息

 

研究人员基于标志物筛选的标准方法，在发现阶段（Discovery Phase）使用凝集素芯片全局性分析了患者血清IgG糖基化表达谱，在验证阶段（Validation Phase）对差异凝集素进行Lectin blot验证，筛选获得潜在生物标志物。

研究思路展示

 

 

三、研究结果

1、发现阶段：Lectin56^TM凝集素芯片分析糖基化差异

研究人员使用Lectin56^TM凝集素芯片对疾病组和健康组血清进行检测，用荧光标记的IgG抗体识别与凝集素特异性结合的IgG，并构建血清糖谱。

Lectin56^TM凝集素芯片检测结果

 

凝集素芯片检测结果显示，与颈动脉狭窄（CAS）患者相比，下肢动脉疾病（LEPAD）患者的血清IgG与凝集素SNA、ConA和PSA的结合水平显著升高。

不同实验组的差异凝集素分析结果

 

为进一步探究不同临床症状疾病患者的血清糖基化差异，研究人员基于凝集素芯片全局性分析糖谱的结果，对下肢动脉疾病（LEPAD）和颈动脉狭窄（CAS）患者疾病间亚组进行了分析。在LEPAD患者中，血脂异常（dyslipidemia）患者血清IgG与凝集素Black bean crude结合水平显著降低；Fontaine分级重症（Fontaine severe）患者血清IgG与凝集素MNA-M、Jacalin-AIA的结合水平较高；糖尿病（diabetic）患者血清IgG与凝集素PHA-E和PHA-L的结合水平较高；高血压（hypertension）患者与凝集素ASA的结合水平较高。在CAS患者中，有症状的患者血清IgG与凝集素AAL和IAA的结合水平较低；糖尿病患者的血清IgG与凝集素ABA结合水平较高；高血压患者血清IgG的与凝集素ASA结合水平较高。以上结果说明，凝集素可以作为潜在标志物识别区分LEPAD和CAS疾病中不同临床特征的患者。

LEPAD中不同临床特征患者的差异凝集素分析结果

   

2、验证阶段：Lectin blot验证凝集素芯片结果

研究团队在各组中随机选择7-12份血清样本，对凝集素芯片筛选结果中关注的差异凝集素进行Lectin blot验证。结果显示，下肢动脉疾病（LEPAD）患者的血清IgG与凝集素SNA和ConA结合水平明显高于CAS患者。Fontaine分级重症患者的血清IgG与凝集素Jacalin AIA结合水平也较高。以上结果与凝集素芯片筛选结果一致，对于其余选择的凝集素，尽管结果不显著，但观察到的差异趋势与芯片结果相似。

Lectin blot验证差异凝集素统计图

 

基于凝集素芯片结果，研究团队做了进一步的相关性分析。对于下肢动脉疾病（LEPAD）患者，女性与凝集素PHA-E、PHA-L和SBA有较强结合；Fontaine严重程度与凝集素MPL、VVA呈正相关；高敏C反应蛋白（hsCRP）水平与凝集素LTL、PSA、LCA和SNA呈正相关。对于颈动脉狭窄（CAS）患者，接受颈动脉手术的患者的凝集素BPL结合水平较高；血总胆固醇水平与SNA-I和SBA呈正相关。此外，肌酐水平与多种凝集素呈正相关，包括但不限于凝集素MNA-M、CSA、GHA和MNA-G。以上结果提示，不同临床特征的疾病患者与血清IgG糖基化水平密切相关，而基于凝集素芯片的糖谱分析，有助于区分不同特征的患者，为疾病机制研究奠定基础。

LEPAD患者血清IgG结合差异凝集素与临床特征相关性热图

 

CAS患者血清IgG结合特异凝集素与临床特征相关性热图

 

 

四、总结

该研究基于Lectin56^TM凝集素芯片，发现下肢动脉疾病（LEPAD）患者的血清IgG中SNA、ConA和PSA的结合水平显著高于颈动脉狭窄（CAS）患者，结果也经凝集素印迹分析证实。这说明，患者血清IgG对凝集素亲和力的改变可以作为外周动脉疾病（PAD）患者的特异性疾病生物标志物，并在诊断中提供附加价值。而对不同临床特征的患者血清IgG糖谱差异分析，也为疾病机制研究提供理论基础。

 

凝集素芯片作为研究糖基化的新兴技术，以其高通量、高灵敏度、能够快速分析复杂成分的聚糖特征等优势逐渐引起科研人员的广泛关注。与其他常规多糖分析方法（如质谱法）相比，使用凝集素微阵列可以直接进行糖谱全局性分析，且样品制备过程中不需要蛋白质碎裂或聚糖释放，因此可保证糖蛋白的天然构象。

 

体必康集团依托中国科学院生物物理研究所搭建了科研平台，沉淀并转化了一系列蛋白质组学技术（从基因克隆、载体构建、蛋白表达，到芯片制备、样本检测及分析报告等一系列标准化、专业化、工业化的蛋白质芯片研发和服务技术），得到了行业的广泛认可。除此之外，体必康科研平台还提供其他组学技术服务，如质谱、测序等。

 

体必康科研以健康中国为己任，致力于“让临床科研不再难”，不仅提供单一的组学技术服务，还可以根据研究方向定制合适的动物研究模型，提供动物实验技术服务，并将分子细胞乃至动物实验等多项技术整合，为提供解决临床问题的整体研究方案。与临床医生一起，从临床问题出发，系统全面地解析生命过程的发生、发展机制。

 

 

参考文献

Li S, Meng J, Xu F, et al. IgG Glycosylation Profiling of Peripheral Artery Diseases with Lectin Microarray. J Clin Med. 2022;11(19):5727.

  

图片来源

参考文献

 

本文作者：吴若兰

 

 

下期预告

对疾病的早期准确诊断可以帮助我们及早发现，但要更有效地治疗疾病，就需要探究疾病的致病机制。除了可以大大助力疾病标志物筛选，凝集素芯片又能和哪些技术强强联手，来阐明疾病的发生发展机制呢？

 

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