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研究背景:胶质瘤是一种常见的原发性颅内肿瘤,其发病率相对较低,但致死率极高,某些恶性胶质瘤例如胶质母细胞瘤即使经过治疗,五年生存率也不足5%。针对愈发严峻的胶质瘤治疗现状,其检测与治疗仍沿用传统的影像学检测及手术放化疗手段,这也使得患者预后普遍较差。随着分子生物学工具的发展,针对胶质瘤的研究取得了进展,但已有的进展更多着重于单一蛋白质或DNA的功能研究。本课题利用凝集素芯片技术分析多种胶质瘤细胞的总蛋白、膜蛋白及糖鞘脂糖链谱,并将之与正常胶质细胞糖链谱相比较,分析胶质瘤细胞中的异常表达糖链结构,最终为发现胶质瘤细胞的糖链结构标记物提供一个新的思路。实验方法:本研究以两株胶质母细胞瘤细胞U87MG和A172,两株星形胶质细胞瘤细胞SW1088和CCF-STTG1,以及一株永生化正常胶质细胞SVGp12为研究对象。对上述细胞进行培养后,分别提取细胞的总蛋白、膜蛋白和糖鞘脂,之后对所获取样本进行荧光标记,并将之与凝集素芯片孵育,随后扫描获取芯片图像并利用GenePix7.0软件读取荧光信号值。接下来对实验所获取之原始数据进行中值归一化和Raito值分析,分别比较不同细胞间的糖蛋白糖链谱和糖鞘脂糖链谱的差异,筛选胶质瘤细胞中具有显著性差异表达的糖链结构。实验结果:在总蛋白糖链谱的研究与比较中,在四株胶质瘤细胞中共筛选出15种具有整体显著性上调/下调(Ratio≥1.5 or Ratio≤0.67,p≤0.05)趋势的凝集素。其中 ECA 识别的 Galβ1-3/4GlcNAc、WFA 识别的 GalNAcα/β1-3/6Gal、MAL-Ⅱ 识别的 Siaα2-3Gal/GalNAc、PHA-E 识别的 Bisecting GlcNAc、PTL-I 识别的 GalNAc,GalNAcα1-3Gal 和 GalNAcα1-3Galβ1-3/4Glc、PNA 识别的 Galβ1-3GalNAc-Ser/Ter(T)、EEL 识别的 Galα1-3(Fucα1-2)Gal、LTL 识别的 Fucαl-2Galβ1-4GlcNAc 和Fucα1-3(Galβ1-4)GlcNAc、GSL-I 识别的 αGalNAc 和 αGal、VVA 识别的 GalNAc和GalNAcα1-3Gal-Ser/Ter(Tn)、MAL-I 识别的 Galβ1-3/4GlcNAc 均有较显著上调趋势,而 NPA 识别的 High-Mannose 和 Manαl-6Man、PWM 识别的 Branched(LacNAc)n、GNA 识别的 High-Mannose 和 Manα1-3Man、BPL 识别的 Galβ1-3GalNAc 和 Terminal GalNAc均有较显著下调趋势。在膜蛋白糖链谱的研究与比较中,在四株胶质瘤细胞中共筛选出了 6种具有整体显著性上调/下调趋势的凝集素。其中PNA识别的Galβ1-3GalNAc-Ser/Ter(T)以及VVA识别的 GalNAc 和 GalNAcα1-3Gal-Ser/Ter(Tn)显著性上调,而 LEL 识别的(GlcNAc)n、SNA 识别的 Siaα2-6Gal/GalNAc、LTL 识别的 Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc 和Fucα1-3(Galβ1-4)GlcNAc 以及 PTL-I 所识别的 GalNAc,GalNAcα1-3Galβ1-3/4Glc和GalNAcα1-3Gal显著性下调。由于糖鞘脂糖链与糖蛋白糖链有一定差异,相同凝集素所识别糖链在两组样本中不一定完全相同,在糖鞘脂糖链谱的比较中,在四株胶质瘤细胞中共筛选出10种具有整体显著性上调/下调趋势的凝集素。其中EEL识别的Galα1-3(Fucα1-2)Gal以及MAL-I识别的Galβ1-4GlcNAc均显著性上调,而NPA识别的Fucα1-4GlcNAc和poly-Man、GNA 识别的 α1-3Man 和 Galα1-3Galβ1-4GlcNAc、MPL 识别的Galβ 1-3GalNAc,Galβ1-3GlcNAc 和 GalNAc、HHL 识别的 α1-3/1-6Man 和Galα1-3Galβ1-4GlcNAc、LCA 识别的 Fucα1-6GlcNAc、PSA 识别的 Fucα1-6GlcNAc和Fucα1-3GlcNAc均显著性下调。由上述发现进一步整理筛选可得,胶质瘤细胞总蛋白中Galβ1-3/4GlcNAc、Siaα2-3Gal/GalNAc、Bisecting GlcNAc、Fucαl-3(Galβ1-4)GlcNAc、Galα1-3(Fucα1-2)Gal、GalNAcα1-3Galβ1-3/4Glc、GalNAc-Gal 等结构糖链显著性上调,而 High-Mannose、Branched(LacNAc)n糖链显著性下调。在胶质瘤细胞膜蛋白中Gal-GalNAc结构糖链上调,而 Siaα2-6Gal/GalNAc、Fucαl-3(Galβ1-4)GlcNAc、GalNAcαl-3Galβ1-3/4Glc、(GlcNAc)n糖链显著性下调。在胶质瘤细胞糖鞘脂中Galα1-3(Fucα1-2)Gal、Galβ1-4GlcNAc 显著性上调,而 Galal-3Galβ1-4GlcNAc、Fuc-GlcNAc、Gal-GlcNac结构糖链显著性下调。其中值得注意的是,膜蛋白中Siaα2-6Gal/GalNAc具有下调趋势且差异极其显著(p≤0.01),但该糖链在总蛋白样本中虽有下调趋势但差异性不显著(p≥0.05)。此外类似GalNAc-Gal结构糖链在总蛋白与膜蛋白中均显著性上调,而 Fucα1-3(Galβ1-4)GlcNAc 与 GalNAcα1-3Galβ1-3/4Glc 在总蛋白中显著上调,但在膜蛋白中显著下调。该发现提示在胶质瘤细胞中含GalNAc-Gal结构糖蛋白可能在整个胶质瘤细胞体系中上调。而含 Fucα1-3(Galβ1-4)GlcNAc 与 GalNAcα1-3Galβ1-3/4Glc的糖蛋白在整个胶质瘤细胞体系中上调,但在细胞膜表面下调。