概述
 
聚糖陣列正在成為糖生物學的常規(guī)工具。本文對 InnoScan 掃描儀聚糖和凝集素陣列的主要應用進行回顧。使用微陣列技術(shù)，InnoScan 掃描儀用戶可以獲得糖組學分析所需的自動化 和高通量。與標準微孔板相比，微陣列技術(shù)具有巨大優(yōu)勢，因為它們提供微型實驗體系和多指標檢測能力，從而節(jié)省寶貴的材料和試劑。本文對細胞生物學、免疫學和病毒學領域的應用進行了描述。
 
 
聚糖陣列基礎知識
 
 
聚糖多種細胞功能的生物學重要性眾所周知。聚糖和其他生物分子（尤其  是聚糖結(jié)合蛋白，GBP）之間的相互作用已被證明可以調(diào)節(jié)細胞與基質(zhì)相互作用，器官結(jié)構(gòu)支持和病原體與宿主相互作用等生物學進程。 糖生物學是指研究聚糖及其糖蛋白、糖脂的結(jié)構(gòu)和功能。糖生物學的一個分支是研究聚糖與其他分子（蛋白質(zhì)、脂 質(zhì)等）之間的相互作用。目前研究聚糖 分子相互作用的方法包括基于孔板的實驗，例如 ELISA 實驗，其中測試一種聚糖與不同濃度聚糖結(jié)合分子的相互作用。盡管基于孔板的實驗具有高特異性和靈敏度，但這些技術(shù)一次只能檢測一種聚糖。然而，由于聚糖和糖復合物結(jié)構(gòu)的復雜性，有必要測試幾種聚糖，這使得基于孔板的測定使用成本很高。因此需要單次實驗測試多種聚糖的高通量方法。目前微陣列點印方法能實現(xiàn)多指標檢測實驗，也就是在一張芯片上同時檢測多個樣本和多個指標。聚糖陣列正成為篩選聚糖與其他分子相互作用的常規(guī)技術(shù)，尤其是聚糖結(jié)合蛋白 (GBP)。通過聚糖陣列，格里菲斯大學糖組學研究所的糖組學芯片平臺使用點印的微陣列進行糖結(jié)合蛋白的高通量篩選和解析。使用InnoScan 1100 AL 掃描儀，芯片掃描過程完全自動化，可檢測聚糖與聚糖結(jié)合蛋白之間的相互作用 ¹。
                                                            
 
典型的聚糖陣列分析如圖 1 所示 : A) 使用微陣列點樣儀將聚糖或凝集素固定在功能化玻璃載玻片上。固定通過共價結(jié)合或吸附，具體取決于基片表面性質(zhì)。 B) 聚糖結(jié)合分子（GBP、病毒、細胞或其他分子）與微陣列芯片孵育。 聚糖結(jié)合蛋白和聚糖之間的相互作用通過熒光染料檢測, 聚糖結(jié)合蛋白在孵育步驟之前與熒光基團偶聯(lián)，或者一旦孵育步驟完成后，加入針對聚糖結(jié)合分子的熒光標記抗體進行檢測（ C）。D)微陣列掃描儀用于檢測熒光信號。 InnoScan掃描儀是自動化熒光檢測的理想工具，能夠同時檢測兩種或三種熒光染料。 E) 然后使用 Mapix 軟件對圖像進行分析以量化熒光信號，該軟件與掃描儀配合使用確保熒光量化分析的自動化。
 
 
應用案例
 
聚糖陣列正在成為篩選聚糖結(jié)合分子的標準工具，其應用范圍非常廣泛，從病毒診斷到癌癥研究和疫苗開發(fā)（圖 2）。
   
 
病毒親和力測定
 
聚糖陣列可用于表征和監(jiān)測流感病毒。Scripps研究所的 McBride 等人開發(fā)了一種   
48 陣列載玻片芯片，可同時檢測 6 種不同聚糖 與 6種 聚糖結(jié)合蛋白在8 種稀釋度下的相互作用，以監(jiān)測甲型流感病毒血凝素親合力特異性 ²。該測定旨在監(jiān)測禽病毒是否適應人類受體。由此產(chǎn)生的測定結(jié)果與微孔板測定相當，但化合物和生物制品的消耗分別顯著減少 1,500 倍和 360 倍。
Scripps研究所使用 InnoScan 1100AL 進行聚糖陣列分析。該研究團隊采用三熒光通道同時掃描模式，來同時檢測芯片上的三種不同類型樣品點；在芯片制造過程中使用 Atto488-NHS 染料作為網(wǎng)格標記；采用鏈霉親和素-555 染料以標記具有已知特異性的生物素化凝集素作為對照；最后，使用 Alexa 647 標記的抗體來檢測甲型流感病毒血凝素的受體結(jié)合特異性。
 
免疫學研究
 
聚糖已被證明是調(diào)節(jié)病原體免疫反應幾種機制的關(guān)鍵因素。免疫細胞的聚糖分析表明不同物種之間的聚糖結(jié)構(gòu)存在差異。Scripps研究所的 Paulson 教授團隊使用凝集素陣列來研究小鼠和人類兩種抗體的特異性，研究表明每個物種中 CD22 相關(guān) B 細胞的成熟存在差異³。即使該兩物種淋巴組織濾泡發(fā)生中心形成CD22 的最終結(jié)果相同，但小鼠和人類 B 細胞成熟的內(nèi)在機制有差異，這與每個物種CD22 聚糖結(jié)構(gòu)特異性有關(guān)。借助聚糖陣列，Paulson 教授團隊首次表明人類 CD22 偏好硫酸化聚糖，而鼠類 CD22 偏好唾液酸 Neu5Gc。
 
細胞生物學研究
 
細胞糖基化分析對于更好地了解糖對細胞功能和命運的作用是必要的。斯洛伐克科學院糖生物學系的 Katrlik 博士團隊使用基于凝集素的細胞微陣列，來研究馬天然未培養(yǎng)壁顆粒細胞和體外培養(yǎng)壁顆粒細胞的糖萼。他們的創(chuàng)新方法包括在固定有不同凝集素的水凝膠載玻片上創(chuàng)建凝集素陣列，然后在載玻片上培養(yǎng)細胞以跟蹤細胞糖萼和凝集素之間的相互作用⁴。使用 InnoScan 710 掃描儀，該小組能夠研究細胞糖萼與不同濃度凝集素的親和力，從而確定細胞的糖基化概況。這種創(chuàng)新方法的優(yōu)勢在于能夠在其檢測中使用活細胞，從而降低聚糖提取過程中糖綴合物修飾的風險。結(jié)果通過經(jīng)典免疫組織化學測定法進行驗證。
 
 
結(jié)論
 
糖是許多細胞功能的關(guān)鍵分子，它們在復雜的多細胞器官和生物體的組裝中起著至關(guān)重要的作用，組裝過程需要細胞與周圍基質(zhì)之間的相互作用。聚糖和糖綴合物是多種過程的調(diào)節(jié)分子，例如細胞分化和免疫。由于其結(jié)構(gòu)復雜，糖組的研究需要高通量技術(shù)，以便在單個實驗中可測試多種聚糖形式。應用于糖組分析的微陣列技術(shù)正在成為一種常規(guī)方法，因為它可在一張載玻片上同時檢測數(shù)百種聚糖形式。由于其微型化能力，聚糖陣列可以最大限度地減少珍貴材料和試劑的消耗，從而降低實驗成本。InnoScan 掃描儀是聚糖陣列熒光檢測的最佳工具，可同時檢測兩種或三種染料。它們配備 24張載玻片自動進樣器，可提供糖組學分析所需的自動化和高通量功能。
 
 
參考文獻
 
1)    Glycomics Array Facility, Institute for Glycomics,  Griffith University Website:  https://www.griffith.edu.au/science-  aviation/institute-glycomics/facilities/glycan-array
2)    McBride R., et al. A Miniaturized Glycan Microarray  Assay for Assessing Avidity and Specificity of  Influenza A Virus Hemagglutinins. J. Vis. Exp. (111),  e53847, doi:10.3791/53847 (2016)
3)    Macauley M.S., et al. Unmasking of CD22Co-receptor  on Germinal Center B-cells Occurs by Alternative  Mechanisms in Mouse and Man. J. Biol. Chem.  290(50):30066-30077, doi:  10.1074/jbc.M115.691337 (2015)
4)    Accogli G., et al. A lectin-based cell microarray  approach to analyze the mammalian granulosa cell  surface glycosylation profile. Glycoconj J. 33(5):717-  24. doi: 10.1007/s10719-016-9666-2 (2016)