凝集素芯片应用第二波—儿童非细菌性肺炎潜在血清学生物标志物的发现

        儿童肺炎可由多种微生物引起，如病毒、细菌、支原体和衣原体，而由不同病因引起的肺炎则有不同的治疗策略。近年来支原体肺炎的发病率逐渐增加，但临床医生由于缺乏足够的诊断方法，不能有效区分细菌性肺炎和非细菌性肺炎，从而无法对症下药，全球每年约有200万五岁以下儿童死于肺炎。因此，寻求鉴定新的生物标志物，用于非细菌性肺炎和细菌性肺炎之间的鉴别诊断是必不可少的。研究人员利用凝集素芯片对支原体肺炎患儿（n=6），细菌性肺炎患儿（n =6）和正常儿童（n=6）的血清样品进行分析。芯片结果如图1所示，有4种凝集素（CALSEPA、MIA、PAA、SNA-I）在不同组间的结合信号有明显差异。研究人员选取 SNA-I 进行 lectin blot 实验，对芯片筛选结果进行验证。支原体肺炎组检测信号明显高于正常对照组和细菌性肺炎组；对考马斯蓝染色的42 kDa 条带附近进行信号强度分析，支原体肺炎组 SNA-I 的分子量在42 kDa 附近强烈增加，而且其含量与结合信号具有高度相关性。据此，研究人员推测，支原体肺炎患儿中 SNA-I 的结合信号增加可能是由于42 kDa 附近蛋白的表达量升高。通过凝集素印迹分析，接近42 kDa 的条带是考马斯亮蓝染色最多的条带，这表明蛋白质与 SNA-I 有强烈的相互作用。切下该条带用于LC-MS/ MS鉴定，获得了18种潜在的 SNA-I 结合糖蛋白，其中两种高度同源的蛋白质（高达91％的相似性）HP 和 HPR 含量最多。

        为了进一步分析潜在的生物标志物，研究人员对来自 SNA-I 样品的两种蛋白质进行了 Western blot 分析，发现 M 组在42 kDa 左右的蛋白是 HPR。随后进行大样本的血清验证，细菌性肺炎、支原体肺炎和正常组各设置21组，病毒性肺炎设置19组。相对定量结果显示，与细菌性肺炎组相比 HPR 在支原体肺炎组和病毒性肺炎组中均升高。与正常组相比，所有肺炎组的 HPR 均升高。证实了支原体肺炎患儿中 SNA-I 的结合信号增加是由于 HPR 的表达升高。

        凝集素芯片是自然界广泛存在具有特异识别和结合特定糖链的蛋白质，被广泛应用于糖基化修饰研究。凝集素芯片是研究动物、植物、细菌、真菌细胞或蛋白高通量检测糖基化修饰的高效工具。细胞表面糖复合物中糖链结构的异常变化往往和癌症等疾病的发生有密切的关系，凝集素芯片可以系统性高通量的研究糖链差异或变化，是解析细胞膜表面糖链信息的理想工具。