内源性非还原端硫酸乙酰肝素二糖的合成及其在MPS IIIA新生儿筛查与诊断中的应用

本研究针对黏多糖贮积症IIIA型（MPS IIIA）的新生儿筛查需求，开发了内源性非还原端硫酸乙酰肝素二糖（Endogenous NRE）生物标志物的合成方法。研究人员通过化学合成获得非标记及同位素标记形式的二糖，为基于串联质谱（tandem mass spectrometry）的精准定量检测提供关键试剂。该成果解决了MPS IIIA早期诊断中生物标志物标准品缺失的问题，对推动基因治疗早期干预具有重要意义。

　　

黏多糖贮积症IIIA型（MPS IIIA，又称Sanfilippo综合征A型）是一种因肝素N-硫酸酯酶（heparan N-sulfatase）缺陷导致的溶酶体贮积病，患者体内无法正常降解硫酸乙酰肝素（heparan sulfate, HS）。随着基因治疗进入临床阶段，新生儿早期筛查成为亟待解决的难题。传统检测方法依赖复杂的前处理步骤，而基于内源性非还原端二糖（Endogenous NRE）的串联质谱法因其高灵敏度成为筛查首选，但标准品的缺乏制约了技术推广。

为解决这一瓶颈，研究人员开发了内源性HS非还原端二糖的全合成路线。该生物标志物由β-(1,4)连接的N-硫酸化葡萄糖胺和D-葡萄糖醛酸构成，其结构设计基于MPS IIIA患者HS代谢异常的特征。合成策略以五乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖为起始原料，通过选择性保护、氧化和糖苷化等关键步骤，最终获得毫克级目标产物。研究同时合成了同位素标记版本，为质谱定量提供内标。

关键技术包括：1）基于TEMPO氧化的C6位选择性修饰；2）糖苷键立体选择性构建；3）新生儿干血斑样本的质谱分析方法验证。研究团队通过半定量实验证实，该生物标志物在患者样本中浓度范围为10-45 nM，与疾病严重程度显著相关。

【结果与讨论】
通过多步有机合成成功制备目标二糖及其同位素标记物。关键中间体苯基-2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷（化合物3）的合成收率达文献报道最优水平。C6位氧化采用TEMPO/NaClO体系，羧酸甲酯化后获得理想糖基受体（化合物9），为后续糖苷键形成奠定基础。

【结论】
该研究首次实现MPS IIIA特异性Endogenous NRE生物标志物的克级合成，填补了新生儿筛查标准品空白。相比传统酶解检测法，该方法可直接检测体液中天然存在的HS代谢产物，显著提升筛查效率。研究成果为溶酶体病早诊早治提供技术支撑，相关试剂已通过Enfanos公司实现转化应用。

【讨论】
值得注意的是，合成产物中D-葡萄糖醛酸构型的选择基于HS聚合物中该单糖的优势占比，但后续研究需验证L-艾杜糖醛酸变体的临床相关性。作者指出当前方法虽实现精准定量，但需在更大队列中验证cut-off值。该工作为其他溶酶体病生物标志物开发提供了可借鉴的合成策略。