GlycoTyper™：体液样本中目标蛋白糖链高通量检测平台

2025-07-24

背景介绍

在临床分析与研究中，区分疾病类型是医学实践的核心环节，贯穿从诊断、治疗到预防的全过程。准确鉴定疾病类型可以更好地依据疾病类型制定个性化治疗方案进行精准医疗，选择针对性治疗药物、确定合适的治疗方法与疗程以及评估治疗效果和预后。系统性红斑狼疮（SLE）是一种复杂的自身免疫性疾病，其免疫系统产生自身抗体攻击自身组织和器官，导致全身多系统反复发作炎症和损害。其中，约 60% 的成人和 80% 的儿童 SLE 患者会发展为狼疮性肾炎（LN），是一种导致肾小球炎症和损伤的严重并发症，最终可能导致肾衰竭。目前，诊断 LN 仍主要依赖肾穿刺活检作为标准，侵入性强、操作复杂，亟需一种无创、高效的新手段。

什么是 GlycoTyper™

布鲁克公司最新推出的 GlycoTyper™ 是一款基于 MALDI 质谱的“体液活检”平台，可以针对体液样本中目标糖蛋白的 N-糖链进行高通量高灵敏度表征。

GlycoTyper™ 的工作流程

步骤1

抗体微阵列载玻片上

亲和捕获靶标糖蛋白

玻片表面预先印有抗体捕获阵列，每张玻片划分为多个样本检测“孔”，相当于一个小型多孔阵列平台。加入体液样本后，玻片表面的抗体只“抓住”目标蛋白（如 IgG）。实现高密度、高选择性的蛋白捕获，并支持多样本并行操作。

释放糖链

—— 在玻片上“剪糖”

步骤2

清洗去除未结合物后加入 PNGase F 酶，特异性地剪切下目标蛋白的 N-糖链，糖链在玻片表面被释放，得到精准、无扩散的糖链。

步骤3

喷涂基质，准备 MALDI 检测

使用自动喷涂装置，在玻片上均匀覆盖 MALDI 质谱基质，此时，玻片可直接作为 MALDI-MS 的靶板使用，无需转移。

MALDI-MS 读取糖谱

—— 读懂糖链差异

步骤4

将玻片直接放入 MALDI 质谱仪中检测，谱图结果与数据库匹配，进行糖链定性和半定量分析。

GlycoTyper™ 把传统“捕获-酶解-提取-上机”的多步糖链分析流程，浓缩在一张“抗体功能化载玻片”上，搭配 MALDI 直接读取，真正实现了无创、高通量、自动化的体液活检。同时，该平台可通过样本制备过程中的系统适用性测试、载玻片上的仪器 QC 微阵列以及阳性、阴性对照微阵列一整套质量保证策略，充分保障检测可靠性。

图一：GlycoTyper™工作流程及严格质量控制方案

研究案例

布鲁克与南卡罗来纳医科大学合作应用 GlycoTyper™ 平台分析了系统性红斑狼疮（SLE）、狼疮性肾炎（LN）和健康对照（HC）三类人群的体液样本，采用随机森林分类模型区分 SLE、LN 以及 HC。

结果表明，通过 GlycoTyper™ 平台进行体液活检分析，可以很好地将 LN 患者与 SLE 患者及健康人区分开来（AUC 0.87），在识别狼疮性肾炎患者方面表现优异。正确识别出 90% 的真正患有 LN 的患者（Sensitivity 90%）以及不患有 LN 的患者（Specificity 88%），具有高灵敏度、高特异性，拥有良好的综合区分能力帮助识别狼疮性肾炎。并且发现了两种在 LN 患者中特异性上调的 N-聚糖，可作为区分 SLE 患者与健康个体的关键特征。

图二：特异性区分 LN 患者，A）随机森林分类分析显示 AUC=0.87；B）通过基尼系数平均减少量发现特异性高表达 N-糖链。

之后，研究团队将 178 例狼疮性肾炎患者随机分成三组，分别通过（A）吗替麦考酚酯+30/10 MG/KG 阿巴西普，（B）吗替麦考酚酯 +10/10 MG/KG 阿巴西普，（C）吗替麦考酚酯三种方案进行治疗，收集治疗前、治疗后第 3 个月和第 12 个月患者尿液样本。通过 Kruskal-Wallis 检验比较 3 组免疫治疗组的 IgG N-糖链，根据尿蛋白与肌酐比值 UPCR 判断是否对免疫抑制剂治疗有反应，发现两种 N-糖链（1976.66 Th 和 2289.74 Th）在无响应患者中具有显著性差异。并且长期跟踪（治疗前、治疗 3 个月、治疗 1 年）发现，若 LN 患者在治疗开始时（基线）这两种 N-糖链相对丰度就较高，或者在治疗过程中其含量持续上升，往往意味着肾脏疾病结局较差。这种规律在所有治疗组（不同免疫抑制剂组合方案）中均存在，说明这些糖链的表达变化可作为预测 LN 患者病情进展的重要指标，为评估治疗效果和调整治疗方案提供参考。

图三：N-糖链反馈不同治疗方案效果，A) 三种不同治疗方案的长期追踪；B）不同治疗、不同聚糖下和治疗效果（响应与否）有关联的情况，显著程度（圈大小）和响应比例差异（颜色）明显；C）两种 N-糖链在不同治疗组中长期追踪的趋势变化。

小结

布鲁克新型高通量高灵敏活检 GlycoTyper™ 平台，成功应用于狼疮性肾炎与系统性红斑狼疮、健康个体的区分。N-糖链与同源蛋白丰度无关，是生物标记物潜在的重要来源，不仅可以用于精准区分不同疾病类型，而且获得的 N-糖表达水平与免疫抑制疗效相关，实现不同疾病类型精准的诊断与疗效评估。该平台可以很好地满足临床分析与研究中疾病的诊断、分型、治疗选择和预后评估等不同环节，具有广阔应用前景。