综述：分子印迹聚糖结合剂的最新进展及其生物医学应用

《TrAC Trends in Analytical Chemistry》：Recent advances in molecularly imprinted glycan-binders and their biomedical applications

本综述系统阐述了分子印迹聚合物（MIPs）作为新型“人工抗体”在聚糖特异性识别领域的突破性进展。文章重点介绍了MIPs在克服天然凝集素和抗体局限性方面的优势，并详述了其在生物成像、生物传感、癌症诊断治疗及病原体抑制等生物医学领域的创新应用，为开发靶向聚糖的诊断和治疗策略提供了充满前景的新途径。

　　

聚糖是生命必需的基本生物分子，在调控多种生理和病理过程中扮演着关键角色。许多聚糖也是重要的生物标志物，对特征性聚糖结构的特异性识别为开发有效的诊断和治疗策略提供了强大途径。然而，由于聚糖固有的低免疫原性，制备高亲和力、聚糖特异性的抗体仍然充满挑战。天然的聚糖结合蛋白，如凝集素，则常常面临亲和力相对较低和稳定性差的问题。分子印迹聚合物（Molecularly Imprinted Polymers, MIPs）是一种通过模板分子存在下聚合反应制备的合成受体，具有类抗体识别能力，为克服传统聚糖结合受体的局限性提供了一个充满前景的解决方案。

引言

聚糖是基本的生物大分子，可能是自然界中含量最丰富、结构最多样的生物聚合物。它们普遍存在于生物体中，并在调节广泛的生理和病理过程中发挥重要作用，包括免疫应答、细菌和病毒感染以及癌症进展。异常糖基化通常由失调的糖基转移酶和糖苷酶引起，导致疾病发展过程中聚糖结构的改变，这使得聚糖成为早期和准确疾病诊断的宝贵标志物。在恶性肿瘤中，经常观察到异常糖基化，许多聚糖结构可作为重要的临床生物标志物，例如用于肝细胞癌的甲胎蛋白异质体（AFP-L3）和用于胰腺癌的糖类抗原19-9（CA19-9）。此外，许多病原体高度糖基化，其特征性聚糖结构可用于快速诊断或治疗开发。

聚糖的基本方面

聚糖是生物系统中糖类的统称，是生命的基本构建模块之一。它们可以独立存在，或与蛋白质、脂质及其他生物分子结合形成结构多样的糖复合物。术语“聚糖”通常涵盖寡糖、多糖和碳水化合物。

聚糖生物识别中的相互作用

过去几十年，我们对聚糖识别和分析的理解已显著进步，代表性方法包括聚糖微阵列和基于质谱的糖蛋白质组学。虽然这些技术对于识别聚糖-受体相互作用很有价值，但结合亲和力的定量测定通常需要补充的生物物理方法，如等温滴定量热法（ITC）、核磁共振（NMR）和表面等离子体共振（SPR）。

聚糖结合受体

长期以来，聚糖的识别一直是生命科学领域的挑战。聚糖结合受体是研究和检测聚糖的关键工具，具有高亲和力和高特异性的受体是当前和未来聚糖相关基础研究以及临床诊断和治疗应用发展的核心。理想情况下，这些试剂能选择性结合特定的聚糖表位，从而实现定性的结构分析。

分子印迹聚合物

分子印迹技术是一种广泛用于制备具有类抗体识别特性的仿生材料的重要方法。分子印迹聚合物（MIPs），也称为“人工抗体”或“塑料抗体”，是在模板分子存在下，聚合功能性单体和交联剂形成的聚合物材料。洗脱模板后，留下一个在尺寸、形状和功能基团排列上与模板分子互补的三维空腔，从而能够高选择性地识别模板分子。

聚糖特异性MIPs及其生物医学应用

聚糖在众多生物过程中发挥重要作用，并与疾病状态和生理健康密切相关。由于其优异的分子识别能力，聚糖特异性MIPs在各种生物医学应用中引起了越来越多的关注，包括生物成像、生物传感、癌症诊断和治疗以及病毒抑制。

在生物成像方面，与荧光染料或量子点结合的聚糖特异性MIPs已被开发用于癌细胞的可视化。例如，针对癌症相关聚糖（如透明质酸和唾液酸）的MIPs已被探索用于选择性靶向和成像。在生物传感领域，MIPs被集成到传感器平台中，用于检测疾病生物标志物，如特定的聚糖抗原，显示出高灵敏度和特异性。

在治疗方面，聚糖特异性MIPs已成功与药物递送、光热疗法（PTT）、光动力疗法（PDT）、化疗和化学动力学疗法（CDT）相结合，有效抑制癌细胞、细菌和病毒。重要的是，聚糖特异性MIPs本身还可以通过阻断或调节特定信号通路来发挥治疗作用，从而在癌症和病毒抑制中实现“无药物”干预。

结论与未来展望

聚糖特异性MIPs因其优异的分子识别能力，在成像、诊断和治疗等生物医学应用中引起了广泛关注。它们为目前缺乏高特异性抗体的临床相关聚糖提供了一种有前景的识别策略，从而扩展了基于聚糖的诊断和治疗平台的潜力。其生物成像效用通过与荧光染料或量子点结合得到扩展。在治疗领域，它们与各种治疗模式（包括药物递送、光热疗法、光动力疗法、化疗和化学动力学疗法）的整合，在靶向癌症细胞和病原体方面显示出巨大潜力。

尽管取得了显著进展，聚糖特异性MIPs的研究仍面临一些挑战，例如提高对复杂生物环境中微量聚糖的检测灵敏度，以及优化MIPs的生物相容性和体内靶向效率。未来的研究将致力于开发多价、多功能MIPs以增强结合亲和力，探索其在个性化医疗中的潜力，并推动其向临床转化。跨学科合作将继续推动这一领域的发展，最终为人类健康带来新的诊断和治疗工具。