糖芯片分析实验指导（二）

　　

生物通报道：糖芯片由少量多种类的天然或合成的低聚糖组成，研究人员利用这种芯片能识别结合在糖上的蛋白，细胞和微生物。由于芯片制作只需要极少量的糖分子，因此这种技术得以首次能进行蛋白糖亲和性的广泛筛选。

目前有十几个实验室构建自己的糖芯片，随着更多的糖分子被分离和合成出来，这些芯片将会不断完善。目前制造生产最大及最多糖芯片的是一个国际性的研究协会：功能糖组学协会（Consortium for Functional Glycomics，CFG，生物通译），以及英国伦敦帝国学院的糖科学实验室，其它一些实验室则主要是针对自己的实验项目进行小规模的制作。

糖芯片与其它技术的结合

糖芯片将糖分子通过共价或非共价作用固定于经化学修饰的基质上, 进而对糖蛋白等待测样品或糖分子探针本身进行测试、分析。与芯片上糖探针存在特异作用的样品分子被吸附, 其他无特异作用的分子则在清洗液的冲洗下被洗掉。通过荧光染色等检测方法可以简单、快速地筛选出存在特异作用的分子，从而在分析糖蛋白结构和功能等方面起到重要作用。

质谱技术是目前糖生物学家应用最为广泛的测定糖链结构的工具。快原子轰击质谱(FAB-MS)、 电喷雾质谱(ES-MS)、基质辅助激光解析离子化飞行质谱是在糖链结构测定方面应用广泛的3种质谱，它们可以直接对样品进行离子化和解析作用以获得信息, 而且可以完整的糖复合物或片段化的样品进行分析。

在利用糖芯片的同时, 可以联合利用质谱技术, 来分析糖蛋白等待测样品或糖分子探针的具体结构。例如, 利用DNA芯片点样仪将糖抗原点印在化学修饰的玻片上。然后把芯片与待测样品温浴, 此时, 待测样品中的配体就会与芯片上的糖分子结合, 而后用类 似于蛋白质芯片中所用的免疫检测技术进行染色分析, 如用抗体 ( 单抗或多抗血清 )或其他糖结合蛋白 (凝集素、 细胞因子等 )进行免疫染色。经抗体染色的玻片可以用生物芯片扫描仪检测荧光信号, 并借助于计算机进行数据处理和分析, 得出有效的荧光信号。最后, 在有效荧光信号所 对应糖芯片的原位进行质谱分析, 分析其具体结构。

CFG糖芯片

CFG组织成立于2001年，由美国国家综合医学科学研究所为分析蛋白与碳水化合物之间的相互作用而成立。其中一项早期的CFG 项目促使了ELISA-糖芯片的广泛使用，因此在2004年的时候，CFG就开始制造包含200个糖分子的芯片（PNAS, 101:17033-38），时至今日，CFG已经生产出了包含610种哺乳动物糖共价链接分子的芯片。

优点：CFG对于没有大量糖库的研究人员来说是一种十分宝贵的资源，“大多数目标糖分子并不是能买到的，”CFG主席Cummings说，即使是能买到，也需要很多。

CFG哺乳动物糖芯片已经被用在多项研究中了，曾发现了流感病毒的受体亲和性，侵染细胞的凝集素细菌，还有结合在癌细胞表面糖分子的癌症特异性抗体。

最近，来自瑞士伯尔尼大学药理学研究所的Stephan von Gunten等人利用这种芯片确定了健康志愿者血液中结合免疫球蛋白的糖分子（原文：The human IgG anti-carbohydrate repertoire exhibits a universal architecture and contains specificity for microbial attachment sites）。从中他们发现了一些病原体结合的糖分子。

一些免疫球蛋白绑定到哺乳动物的糖，细菌和病毒笼络入侵细胞。研究人员推测人类抗体阻止这些粘附网站为了击败绑定的病原体。

Cummings等人则开发出了一种新技术：鸟枪糖组分析方法（shotgun glycomics，生物通译），这种方法可以帮助研究人员从多种来源（从母乳到猪肺）收集和纯化糖分子，然后观察糖结合蛋白的结合模式，测序糖分子，或者研究人员也可以利用鸟枪芯片识别特殊微生物粘附的糖分子。（原文：Shotgun glycomics: a microarray strategy for functional glycomics）

如何获取：虽然NIGMS在2011结束了资助，但是CFG芯片筛选依然可以通过埃默里大学的 NCFG获得。研究人员如果希望验证自己样品的糖结合特性，那么可以在CFG网站申请埃默里筛查，每张玻片300美元（当地价格）。

 

（未完待续）