利用糖芯片破解癌癥之謎

　　糖芯片由少量多種類的天然或合成的低聚糖組成，研究人員利用這種芯片能識別結合在糖上的蛋白，細胞和微生物。由于芯片制作只需要極少量的糖分子，因此這種技術得以首次能進行蛋白糖親和性的廣泛篩選。

　　目前有十幾個實驗室構建自己的糖芯片，隨著更多的糖分子被分離和合成出來，這些芯片將會不斷完善。目前制造生產最大及最多糖芯片的是一個國際性的研究協會：功能糖組學協會（Consortium for Functional Glycomics，CFG），以及英國倫敦帝國學院的糖科學實驗室，其它一些實驗室則主要是針對自己的實驗項目進行小規模的制作。

　　在過去十年里，美國國家癌癥研究所的Jeffrey Gildersleeve研究組研發出了一種包含503個天然糖蛋白，合成糖蛋白以及相應對照的糖芯片，他們在這些合成的“新”糖蛋白表面放置了不同排列組合和密度的糖分子，從而用于分析糖分子對蛋白結合的影響。

　　芯片優點：Gildersleeve研發的這種糖芯片能用于篩選癌癥患者的大量血清，并且通過蛋白表面多種組合和密度的分析，也可以深入了解多價結合的具體內容，解析哪種組成的糖分子會與哪種蛋白結合，以便在研究中進行復制。

　　“我們希望能識別出血清中抗體亞群，這與癌癥治療密切相關，”他解釋道，這些抗體的亞群目前只能通過其結合的糖進行區分。

　　Gildersleeve研究組近年來備受關注，其中的一個主要原因就在于他們成功的區分了前列腺癌患者體內的抗體，這將有助于預測并分析患者對III期癌癥疫苗 PROSTVAC-VF 的治療療效。

　　“大多數癌癥治療——尤其是癌癥疫苗和其它癌癥免疫療法的主要挑戰，就在于這些方法只對部分患者有效，而大多數患者無法從中獲益，”Gildersleeve說，如果能發現預測患者治療過程中的療效，那么就能幫助臨床醫師們尋找最佳方案。

　　利用這種芯片，研究人員在患者進行II期臨床疫苗試驗前，就對他們的血清進行了分析，結果發現那些體內與一種血型A抗原結合的免疫球蛋白量增多的患者，其存活率比平均值要高（Clin Cancer Res, 19:1290-99, 2013）。此外，研究人員還發現接種疫苗的患者，其體內對Forssman抗原的抗體也會增多，他們指出用血液測試評估的這種早期免疫應答與接受疫苗治療的前列腺癌病人的長期存活有相關性，這指出可能存在一種生物標記，用于評估這種疫苗的效果，并且提示抗聚糖免疫應答可能對于評估其他抗癌疫苗具有重要意義（Humoral response to a viral glycan correlates with survival on PROSTVAC-VF）。

　　如何獲取：Gildersleeve實驗室愿意幫助其他研究人員利用他們的芯片進行研究，他們感興趣的是癌癥或艾滋病相關的工作。

　　遠古免疫力

　　雖然大多數的糖芯片主要聚焦與哺乳動物的糖分子，但是一些研究人員也嘗試分析了一些微生物中的糖。去年來自Scripps研究院的Cummings和Jim Paulson研發出了一種包含大約350個微生物糖分子的芯片，這些糖來自不同的物種。

　　芯片優點：CFG大約在十年前開始構建微生物糖芯片（microbial glycan microarray，MGM），但是之后由于其資助單位：NIGMS決定停止資助后就沒有再進行這一項目了。

　　不過Paulson和他的同事近年來又重啟了這項研究，并在2014年推出了一個新的改進版本（Nat Chem Biol 10:470-76），他們借助于一種載玻片，其上面涂有來自于細菌（這些細菌很多發現于腸內）的300多種不同多糖（在細胞表面發現的糖類），發現了一個蛋白質家族：半乳凝素（galectins），它們能識別并殺死那些糖涂層非常類似于我們自身細胞的細菌。

　　為了避免自身免疫的攻擊，我們的身體通常不會產生對抗我們自身細胞上分子的抗體。因此，這就給我們的免疫防御留下了可被細菌利用的不足之處。研究人員發現，這些不足之處有一些是通過半乳凝素彌補的。這一發現擴充了2010年發表于《Nature Medicine》的一項最初發現，描述了可識別并殺死表達人類血型B抗原的細菌的半乳凝素。

　　這種芯片只需微量血液（只是幾滴）就能識別人類抗微生物多糖抗體的發育和年齡特異性差異，研究人員認為這種糖芯片能替代以前的技術。

　　如何獲取：這種芯片可以通過CFG付費獲得。