通过抗糖抗体库实现的单细胞糖组学和转录组分析

《Cell Chemical Biology》：Single-cell glycome and transcriptome profiling enabled by a library of anti-glycan antibodies

抗甘露糖抗体数据库与单细胞糖蛋白谱分析平台开发及其在癌症中的研究应用。摘要：通过构建650种抗甘露糖抗体序列数据库，表达并筛选154种抗体，开发了集成DNA条形码的抗甘露糖抗体高通量平台Glycomic-seq，实现了单细胞糖蛋白与转录组同步分析，揭示了与癌症干细胞及转移相关的特异性糖特征。

　　

重要性

碳水化合物对许多细胞过程至关重要，在疾病状态下常常会发生改变，因此成为基础研究和临床应用的重要目标。然而，由于缺乏特性明确的抗糖蛋白试剂以及高通量糖组分析技术（尤其是能够实现单细胞分辨率的技术），全面阐明糖蛋白的功能、调控机制及其治疗相关性的努力受到了阻碍。在这项研究中，我们致力于改善抗糖蛋白抗体的获取途径，生成有助于研究人员优化选择抗体的信息，并将抗糖蛋白抗体应用于高通量糖组分析。为此，我们（1）建立了一个包含650种抗糖蛋白抗体序列及其相关元数据的数据库（这些数据来自文献和专利）；（2）表达了154种单克隆抗体，并在大型糖蛋白微阵列上测试了每种抗体的反应性；（3）开发了Glycomic-seq平台，该平台利用DNA条形码标记的抗糖蛋白抗体进行高通量单细胞糖组分析，可轻松与转录组学/蛋白质组学实验结合使用；（4）应用Glycomic-seq平台揭示了与转移和癌干细胞相关的独特糖蛋白谱型。我们的数据库使得抗糖蛋白抗体序列的分析规模达到了前所未有的水平，并提供了有关该领域现状的信息，有助于识别开发新抗糖蛋白抗体的方向。这个抗糖蛋白抗体库以及丰富的微阵列数据是筛选研究特定糖蛋白试剂、解读基于抗体的实验结果以及更全面理解抗糖蛋白抗体特性的宝贵资源。我们的Glycomic-seq平台能够系统性地理解糖蛋白、蛋白质和RNA之间的相互作用，并实现基于糖蛋白的诊断和治疗靶点的高通量发现。

亮点

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开发了一个包含650种抗糖蛋白抗体序列的数据库

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在糖蛋白微阵列上表达了154种抗糖蛋白抗体并进行了分析

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DNA条形码标记的抗体实现了单细胞RNA和糖组分析

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揭示了与癌干细胞和转移相关的细胞表面糖蛋白

总结

糖蛋白在细胞过程和临床应用中起着关键作用，但由于缺乏特性明确的抗糖蛋白试剂以及高通量糖组分析技术（尤其是能够实现单细胞分辨率的技术），它们仍然难以研究。为满足这些需求，我们生成了一个包含650种抗糖蛋白抗体序列的数据库，重组表达了154种抗糖蛋白抗体，并利用糖蛋白微阵列对其结合特性进行了全面分析。除了为该领域提供有价值的信息和资源外，这个序列数据库和微阵列数据还促进了“Glycomic-seq”（通过多重免疫球蛋白结合测序进行糖组分析）平台的开发，该平台能够实现RNA和细胞表面糖蛋白表达的高通量单细胞分析。利用Glycomic-seq，我们分析了两种同源结直肠癌细胞系，结果揭示了与癌干细胞和转移相关的多种糖蛋白，证明了将糖组信息与多组学研究相结合在发现生物标志物和治疗靶点方面的强大作用。

图形摘要