揭示唾液酸糖链特异性：糖芯片如何助力糖结合蛋白设计的重大突破

在糖科学领域，能够精准识别和研究特定的糖链结构（如唾液酸糖链）是推动基础研究和临床应用发展的关键。唾液酸（如 Neu5Ac、Neu5Gc 和 Kdn）位于糖蛋白和糖脂糖链的末端，参与调节免疫、病原体识别以及癌症发展等重要生物过程。

然而，目前常用的研究工具—凝集素、抗体以及商业化设计的糖结合蛋白—在特异性、重复性以及结构识别广度方面往往存在不足。植物凝集素如 SNA 和 MAL-II 的结合范围较广，但有时不够准确。由于糖链免疫原性低、结构相似度高，针对糖链的抗体也很难产生和验证。

Liang 等人*近发表在《自然通讯》（2025年）的一项研究提出了一个创新且高效的解决方案：通过改造细菌糖苷水解酶，将其转化为稳定、高亲和力的糖结合蛋白。这一平台被命名为 GRABs（Glycan Recombinant Affinity Binders），为糖链的标记与分析，特别是唾液酸糖链，提供了全新的技术手段。

把酶变成糖链特异性结合蛋白

该研究开发的 GRABs 探针来源于肺炎链球菌的唾液酸水解酶（SpNanA）和 Ruminococcus gnavus 的唾液酸水解酶（RgNanH）。这些酶原本能剪切糖链末端的唾液酸。研究团队对关键催化位点进行突变（如 SpNanA^D372N、RgNanH^D282A），使其失去酶活性但保留高亲和力识别能力，从而把这些水解酶“转化”为纯粹的结合蛋白。

• GRAB-Sia：来源于 SpNanA，能结合多种唾液酸糖链，不依赖连接方式（α2,3、α2,6、α2,8）。

• GRAB-Sia3：来源于 RgNanH，特异识别 α2,3 连接的唾液酸糖链，几乎没有非目标结合。

为增强结合能力并实现多价结合，研究者通过链霉亲和素将其四聚化，形成了四聚 GRABs。

糖芯片：实现精确的唾液酸糖链分析

尽管这些探针在流式细胞术和印迹实验中表现出良好活性，研究人员仍面临一个关键问题：这些 GRABs 是否真的能区分不同类型的糖链连接？它们的结合谱到底有多全面？

为解答这些问题，他们使用了 166综合糖芯片——我们精心构建的、包含 166 种结构多样糖链的分析平台。

• 图 A 显示，四聚 GRAB-Sia 可广泛结合 α2,3 和 α2,6 连接的唾液酸糖链，对非唾液酸糖链（如硫酸化糖链）几乎没有非特异性结合。

• 图 B 显示，GRAB-Sia3 仅结合 α2,3 连接的唾液酸糖链，不识别 α2,6 或 α2,8 连接类型，展现出明确的连接特异性。

图示转载自 Liang 等人的文章：“Mutant glycosidases for labeling sialoglycans with high specificity and affinity.” 发表在《Nature Communications》2025年第16卷，第1427页。

这种高分辨率的识别能力，正是因为 166综合糖芯片具备丰富的结构多样性。实际上，正是这款芯片帮助研究人员：

1. 区分细微的唾液酸连接特异性；

2. 识别由于空间阻碍（如支链结构）导致的结合缺失；

3. 在进入体内实验前验证      GRAB 探针的生物特异性。

对于开发新型糖结合蛋白分子或验证单克隆抗体的研究者来说，糖芯片提供了一个标准化、定量化的平台，消除识别不确定性。

推动下一代糖科学研究

在糖生物学的每一个重大突破背后，有一个简单却重要的事实：无法测量，就无法理解。糖芯片正是为解决这个问题而设计，它为科学家提供了一个全面、中立、可重复的平台，来大规模分析糖链的相互作用。

无论您是在开发新型糖结合蛋白如 GRABs，验证抗体与糖链的结合，研究免疫检查点机制中的配体，还是绘制新细胞系或组织的糖组图谱，糖芯片都能帮助您全面了解糖链世界。凭借出色的结构多样性、极低的背景信号以及灵活的实验格式，它让您从**天起就能自信地开展研究与发现。

文章链接：Liang, S., Tang, Q., Guo, X., Li, Z., Guo, Y., Chang, J., Cheng, B., Song, Q., Sun, J., Dai, P., & Chen, X. (2025). Mutant glycosidases for labeling sialoglycans with high specificity and affinity. Nature Communications, 16(1), 1427.  https://doi.org/10.1038/s41467-025-56629-9

芯定制化血凝素蛋白芯片帮助研究人员解析抗体和血凝素的相互作用

*近的一项研究显示，流感疫苗（Clade 2.3.4.4 H5 chimeric cold-adapted attenuated influenza vaccines）在抵抗 H5Nx 禽流感病毒方面表现出色。这种创新疫苗在小鼠中引发了强烈的免疫反应，确保了 100% 的存活率，并在雪貂中提供了有效的交叉保护。这是免疫学领域的一大进步，为对抗这些危险病毒提供了一种更安全、更有效的方法。

在这项重要研究中，科瑞芯 的定制血凝素蛋白芯片发挥了关键作用。这种高质量的芯片使研究人员能够准确检测到不同 H5 亚型之间的交叉反应抗体。通过使用我们的蛋白芯片，研究人员能够非常精确地描绘免疫反应的情况，展示了我们产品在免疫学研究中的重要性和多功能性。

研究人员使用 该血凝素蛋白芯片技术来测量免疫小鼠血清中的 IgG 抗体。在第 21 天（单剂量组）或第 42 天（双剂量组）收集血清并进行分析。通过扣除背景信号，确定每种血凝素蛋白的平均荧光强度 (MFI)。更高的 MFI 表示更多 IgG 抗体结合到血凝素抗原。研究包括单剂量和双剂量组的小鼠，并设置了相关对照和标记以确保结果准确性。该图片来源于 Sun, W. et al. Clade 2.3.4.4 H5 chimeric cold-adapted attenuated influenza vaccines induced cross-reactive protection in mice and ferrets. J. Virol. 97, (2023).

我们的蛋白芯片极具灵敏度和特异性。采用先进的表面化学技术，我们建立了一个多价支架表面化学来增强蛋白质的展示，同时减少了背景干扰。这使得我们的检测方法极为灵敏，即使是*微小的免疫反应也能被检测到。

我们的芯片在精确分析免疫反应方面发挥了重要作用，带来了突破性的发现。先进的表面化学技术和创新设计确保了我们的产品能提供*高质量的研究结果，是前沿科学研究的必备工具。

参考文献：

Sun, W. et al. Clade 2.3.4.4 H5 chimeric cold-adapted attenuated influenza vaccines induced cross-reactive protection in mice and ferrets. J. Virol. 97, (2023).

科瑞芯100糖芯片（100 Glycan Array）帮助研究人员解析凝集素的结合特性

在对无颌脊椎动物先天免疫系统的突破性研究中，研究人员发现了一种新的七鳃鳗血清凝集素，称为LSSL（Lamprey Serum Spherical Lectin）。这项研究深入探讨了LSSL的结构和功能特性，展示了其在免疫调节和病原体清除中的重要作用。利用先进的冷冻电子显微镜技术（cryo-EM），研究人员发现LSSL包含两个结构性钙离子，这对于其聚糖结合活性至关重要。

研究发现，LSSL对微生物和哺乳动物的聚糖都有很高的结合能力，并且对细菌具有凝集活性。系统发育分析表明，LSSL可能通过噬菌体转座子的水平基因转移整合到七鳃鳗基因组中。功能上，LSSL与甘露糖结合凝集素相关丝氨酸蛋白酶1（MASP-1）结合，并在靶细胞上沉积C3片段，突显了其在免疫反应中的关键作用。

我们的100糖芯片（现为CatchAll糖芯片）在这项研究中发挥了不可或缺的作用。研究表明，LSSL能够结合多种聚糖，包括Galβ1-3GlcNAc、GlcNAcβ1-2Man、Manα1-2Man和Neu5Ac。通过荧光强度测量，这种高通量筛选方法实现了结合相互作用的精确量化。

LSSL (8 µg/mL) 与100糖链芯片的结合。数据以平均值 ± 标准差 (mean ± SDs) 表示；(n = 3 技术重复)。该图片来源于Lu, J. et al. A novel serum spherical lectin from lamprey reveals a more efficient mechanism of immune initiation and regulation in jawless vertebrates. Cell. Mol. Biol. Lett. 27, (2022).

通过使用100糖芯片，研究人员能够精准的确定LSSL的广谱聚糖结合能力。该芯片为研究人员提供了一种有效的检测手段来确定LSSL的结合机制。研究结果展示了100糖芯片在糖链-蛋白质相互作用研究中的实用性。这项技术可以加速免疫学领域的新发现，特别是在理解病原体识别和免疫反应机制方面。研究人员可以利用100糖链片（现为CatchAll糖芯片）探索各种糖链结合蛋白的糖结合特性。

参考文献：

Lu, J. et al. A novel serum spherical lectin from lamprey reveals a more efficient mechanism of immune initiation and regulation in jawless vertebrates. Cell. Mol. Biol. Lett. 27, (2022).

解码马铃薯蛋白（Patatin）的糖基化

科瑞芯的凝集素芯片使研究人员能够精确解析马铃薯蛋白质Patatin的糖基化。在*近的一项研究中，研究人员探讨了马铃薯主要蛋白质Patatin的结构特征及其在脂质代谢调节中的作用。研究发现，Patatin是一种O-连接的糖蛋白，具有多种异构体，富含必需氨基酸。其糖链结构包括甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖和岩藻糖。特别是，Patatin与一种特异性识别岩藻糖的凝集素AAL（Aleuria aurantia Leukoagglutinin）有很强的结合力，这表明Patatin具有岩藻糖基化的特性。

利用斑马鱼作为模型生物，研究评估了Patatin对脂质代谢的调节作用。结果表明，Patatin显著促进脂质分解，抑制脂肪酶活性，减少脂肪吸收。在37.0 μg/mL浓度下，Patatin使脂质分解增加了23%，脂肪酶活性抑制了15%，脂肪吸收减少了13%。虽然这些效果显著，但大约只有对照药物Orlistat的一半。

在这项研究中，凝集素芯片起到了关键作用，帮助确定了Patatin的糖基化模式。该芯片通过展示与AAL等岩藻糖特异性凝集素的强结合力，确认了Patatin的岩藻糖基化糖链结构。识别这些结合相互作用对于理解Patatin的结构特性和潜在生物功能至关重要。

Patatin在26种不同类型的凝集素中的结合情况（50 μg/mL）。图片来源：Wu, J. et al. Patatin primary structural properties and effects on lipid metabolism. Food Chem. 344, (2021).

Patatin在作为调节脂质和管理肥胖的功能性食品成分方面表现出潜力。其对脂质代谢的影响，包括促进脂质分解、抑制脂肪酶活性和减少脂肪吸收，表明其作为天然抗肥胖剂的潜力。我们的凝集素芯片在阐明Patatin的糖基化模式中起到了重要作用，强调了其在糖蛋白研究中的价值。

参考文献：

Wu, J. et al. Patatin primary structural properties and effects on lipid metabolism. Food Chem. 344, (2021).

科瑞芯的凝集素芯片帮助研究人员深入了解病毒是如何重塑内皮细胞上的聚糖

在*近的一项研究中，研究人员探索了高度致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒（HP-PRRSV）对猪肺微血管内皮细胞（PPMVECs）的影响。PPMVECs是衬于猪肺微血管系统的细胞，在维持血管的完整性和功能方面起着至关重要的作用。HP-PRRSV，特别是其HN和JXA1毒株，是一种高度传染性的病毒，导致严重的呼吸和生殖问题，对养猪业产生重大影响。

研究人员在体外分离和培养PPMVECs，并用HP-PRRSV的HN和JXA1毒株感染这些细胞，以研究病毒对细胞表面聚糖的影响。扫描电子显微镜显示，在感染后48小时，PPMVECs表现出细胞膜损伤和表面糖萼显著减少或消失的现象。值得注意的是，糖萼是对细胞保护和信号传递至关重要的富含碳水化合物的层。

为了进一步分析通过电子显微镜观察到的糖萼变化，研究采用了包含26种凝集素的凝集素芯片，对感染细胞进行详细的糖基化分析。研究人员将细胞用Cy3荧光染料标记后，在凝集素芯片上孵育，并使用微阵列芯片扫描仪扫描阵列。通过分析荧光强度来识别糖链结构的变化。

 研究中使用的26种凝集素的糖链结合特异性概述。 这些凝集素可以用于分析大多数哺乳动物糖链中的常见结构。图片来源：Song, X., Wu, Y., Wu, X., Hu, G. & Zhang, T. Effects of Highly Pathogenic Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Infection on the Surface Glycoprofiling of Porcine Pulmonary Microvascular Endothelial Cells. Viruses 14, (2022).

研究结果表明，HP-PRRSV感染后糖基化发生了显著变化。具体来说，HP-PRRSV HN毒株显著改变了八种凝集素的结合，而JXA1毒株影响了七种，其中六种凝集素在两种毒株中均有变化。值得注意的是，凝集素RCA-I、LEL和STL上调，而LCA、DSA和PHA-E下调。这些发现通过凝集素荧光染色和流式细胞术得到了进一步确认。

左图：凝集素微阵列的扫描图像。每种凝集素在每个区块中以三重重复点。黄色框和白色框分别标示出与正常对照组相比显著增加和减少的凝集素位点。阴性对照无阳性信号。NC：阴性对照。右图：凝集素微阵列的荧光强度分析。PPMVECs中阳性凝集素的热图和层次聚类。样本列在列中，凝集素列在行中。图片来源：Song, X., Wu, Y., Wu, X., Hu, G. & Zhang, T. Effects of Highly Pathogenic Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Infection on the Surface Glycoprofiling of Porcine Pulmonary Microvascular Endothelial Cells. Viruses 14, (2022).

结果表明，HP-PRRSV感染破坏了内皮糖萼，导致聚糖组成发生变化，这可能影响各种细胞功能并促进病毒致病性。上调的聚糖包括N-乙酰乳糖胺、半乳糖、唾液酸和岩藻糖残基，而下调的聚糖主要包括复杂的N-糖。

我们的凝集素芯片使研究人员能够识别糖基化的具体变化。该研究强调了聚糖分析在病毒致病性研究中的重要性，并突显了凝集素芯片在病毒学研究中的潜力。

参考文献：

Song, X., Wu, Y., Wu, X., Hu, G. & Zhang, T. Effects of Highly Pathogenic Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Infection on the Surface Glycoprofiling of Porcine Pulmonary Microvascular Endothelial Cells. Viruses 14, (2022).

通过多糖芯片来解析SADS-CoV病毒 S1蛋白的聚糖配体

在*近的一项研究中，研究人员发现N-连接糖蛋白和宿主蛋白酶对猪急性腹泻综合症冠状病毒（SADS-CoV）进入细胞至关重要。研究过程中，研究人员用N-连接糖基化抑制剂金霉素预处理Vero和Huh-7细胞，然后感染SADS-CoV。通过定量逆转录PCR（RT-qPCR）和免疫荧光检测（IFA）测量结果，显示病毒复制显著受到抑制，这表明N-连接糖蛋白对SADS-CoV的附着和感染至关重要。此外，研究还确定了多种宿主蛋白酶的参与，包括胰蛋白酶、猫肽酶B、猫肽酶L和TMPRSSs，在促进病毒进入方面起作用。

研究提出N-连接糖蛋白可能是SADS-CoV的进入细胞的关键配体。然而，100糖芯片的分析未能支持这一假设。研究人员使用该芯片筛选SADS-CoV S1蛋白与各种N-连接糖链之间的结合相互作用。结果显示，S1蛋白未与测试的任何100种聚糖结合，也未与常见的唾液酸Neu5Gc和Neu5Ac结合。这表明，尽管N-连接糖基化对SADS-CoV的进入至关重要，但具体涉及的N-连接糖链尚未确定。在该研究种，我们的该芯片为研究人员提供了一种全面且高通量的方法来筛选潜在的聚糖配体，并为研究人员排除了常见聚糖作为病毒S1蛋白受体的可能性。

参考文献：

Chen, Y. et al. N-linked glycoproteins and host proteases are involved in swine acute diarrhea syndrome coronavirus entry. J. Virol. 97, (2023).