2023糖组学在肝病领域的研究进展与展望.docx

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1、2023糖组学在肝病领域的研究进展与展望糖组学对于人类生命过程和疾病（包括肝病）诊疗的研究中具有重要意义。庄辉院士主要介绍了糖组学的检测技术进展和寡糖链检测试剂盒一一洁太司的基本原理，结合我国多中心临床研究数据，明确了糖链检测可用于肝细胞癌（HCC）的早期诊断以及显著肝纤维化和肝硬化的辅助诊断。转录、翻译基因组CDNA 1 CRNA 七二 special蛋白质组翻译后修饰，人血清中50%蛋白质连接糖链，糖链是除核酸和蛋白质之外“第三 条生命链”，基因组（Genome）、蛋白质组（ProteOme）、糖组（GlyCome）从三个 不同的维度，解读生命活动糖组学（GIycomics）：研究糖链结构

2、和功能httpsfgccce.trs.ac.jp,newsZ48-2.html基因转录、翻译为蛋白质，蛋白质经修饰后成为糖蛋白。糖基化（Glycosylation）是最常见的蛋白质翻译后修饰之一，大多数蛋白质都需要经过糖基化修饰，连接上糖链形成糖蛋白而行使功能。人血清中50%的蛋白质都连接了糖链，糖链是除核酸和蛋白质之外的第三条生命链二基因组（Genome）、蛋白质组（Proteome）、糖组（Glycome）从三个不同的维度，解读生命活动。糖组学（Glycomics）是研究糖链结构和功能的一门学科（见图1）。proteinI?Glycan聚糖图1.基因组学、蛋白质组学和糖组学糖链参与细胞-细

3、胞相互作用、细菌或病毒的感染和识别、癌细胞的生长和转移，可用于癌症的靶向治疗和细菌或病毒感染的预防等。2023年4月，日本拨资321亿日元，启动了为期10年的人类糖组计划(HumanGlycomeAtalasProject,HGA)o糖链与生命活动有关，贯穿生命起源、出生、发育、衰老、死亡的生命周期的全过程；糖链还与疾病有关，糖组学对疾病的筛查、诊断、治疗、评价、验证、健康管理和预防都有重要意义。因此，糖组学可以研究人类生命过程中的各种机制(包括发病机制、诊断、治疗和预防等)(见图2)。图2糖链与细胞-细胞相互作用、感染、癌症和靶向治疗和预防有关20世纪80年代，研究人员开始对糖链的分离和检测

4、进行研究，最早采用高效液相色谱一荧光检测法(HPLC-FLD),检测速1980s1990s2000s2010s2020s.HPLC-FLD （高效液相色谱荧光检漓）UJWU. NOSON4HIndHgoHHl度较慢，每天约100份样本。21世纪初，开始应用DNA测序仪，用毛细管凝胶电泳（CGE-LIF）技术分析糖链，糖链检测方法快速发展。尔后又建立了自动化和数据库分析方法，糖链检测更加简便、快速、质量可控，每日可检测100OO份样本（见图3）。MALDI-MS（飞行实践质谱技术）CGE-LIF（毛细管凝胶电泳法）1.ectinmicroarrays（网络凝集素微阵列）AUTOMATloN（自动

5、化技术）DATABASEDEVELoPMENT（建立数据库）图3.糖链检测方法国内成功研发的基于荧光毛细管电泳法的寡糖链检测试剂盒洁太司，仅需微量血清标本（2L血清），使用酶将糖链与蛋白分离，对糖链进行荧光标记后，通过毛细血管电泳，将不同分子量大小的糖链混合物区分开，应用糖组分析仪进行测定，得到血清标本的糖组图谱，对数据进行分析，给出判定结果（见图4）o步骤（K血清样本2LG1 液（5P S分*YP）3LG2液（3FC 3小时）50L GW液（1 分”）步骤2回眩光标记步骤3步骤4MHfl分/仪渊定affl - I 敷据分析A （结果判定）图4.寡糖链检测试剂盒（荧光毛细管电泳法）洁太司检测方

6、法糖基化参与癌细胞的细胞黏附及迁移、癌细胞转移、免疫识别、信号转导和细胞凋亡，与癌症的发生发展密切相关，这直接体现在糖链的类别和数目上，因而糖链检测可用于癌症的辅助诊断。乙型和丙型肝炎病毒感染或代谢相关脂肪性肝病（MAFLD）等各种慢性肝病可进展为肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌（HCC）,糖链变化可以实时反映肝病进展中的特征性变化，肝纤维化患者的N-糖链半乳糖基化下降，肝硬化患者的平分型N-糖链增加,而HcC患者的多分支型N-糖链和支链岩藻糖基化增加。因此，糖类检测可用于HCC的早期诊断以及显著肝纤维化和肝硬化的辅助诊断。首都医科大学附属北京佑安医院、清华大学附属北京长庚医院、天津市第二医院等总共

7、7家医院参加完成洁太司糖链检测诊断HCC的3次临床试验，总共入组3397例参与者，其中HCC患者767例。与临床或病理学诊断乙肝HCC结果进行比较，在包括健康人群、乙肝相关肝病、其他肝病和其他恶性肿瘤的3397例总入组样本中，洁太司糖链检测用于诊断HCC的灵敏度为86.44%(95%CI:83.84%88.68%),特异性为90.04%(95%CI:88.83%-91.12%),总符合率为89.23%(95%CI:88.14%90.22%);在2637例乙肝相关肝病(慢性乙型肝炎、乙肝肝硬化、乙肝HCC)患者中，洁太司糖链检测用于诊断HCC的灵敏度为86.44%(95%CI:83.84%88.

8、68%),特异性为93.69%(95%CI:92.50%94.70%),总符合率为91.58%(95%CI:90.46%92.58%)。其中2215例患者有糖链和甲胎蛋白(AFP)检测结果，与临床或病理学诊断比较，洁太司糖链检测用于诊断HCC的灵敏度和特异性分别为86.09%(95%CI:83.37%88.43%)(619/719)和93.85%(95%CI:92.52%94.96%)(1404/1496);AFP(20ng/mL)用于诊断HCC的灵敏度和特异性分别为49.37%(95%CI:45.73%53.02%)(355/719)和86.97%(95%CI:86.16%88.56%)(1

9、301/1496),糖链检测的诊断HCC显著优于AFP(见表1)。表1与临床/病理学诊断比较，洁太司和AFP(20ng/mL)的灵敏度和特异度检漓方法检涌HCC灵敏度(95%Cl)桧濡HCC特异度(95%Cl)酒太司86.09%(83.37%*88.43%)(619/719)93.85%(92.52%*94.96%)(1404/1496)AFP(J20ng/mL)49.37%(45.73%*53.02%)(355/719)8.97%(86.16%-88.56%)(1301/1496)丛敏研究员等对247例HBV相关肝病患者的血清糖链图谱进行横断面研究，40例肝纤维化患者经肝活检诊断（IShak

10、I-IV期），60例肝硬化患者中，10例经肝活检诊断，50例为临床诊断,HCC经腹部CT和（或）MRI诊断,包括67例早期肝细胞癌（EHCCz巴塞罗那分期为很早和早期）和80例晚期肝细胞癌（LHCC,巴塞罗那分期为中期和晚期）。研究表明，肝纤维化和肝硬化、早期和晚期HCC患者的糖链典型图谱具有明显差异（见图5）。肝纤维化/肝硬化早期肝细胞港（EHCC）晚期肝细胞癌（LHCC）图5.肝纤维化和肝硬化、早期HCC和晚期HCC糖链典型图建立糖链EHCC模型，可用于HBV肝纤维化或肝硬化与EHCC的鉴别诊断（P0.001）,糖链EHCC模型对鉴别肝纤维化或肝硬化与EHcu鉴别肝纤维化与EHCCx鉴别肝

11、硬化与EHCC显著优于AFP受试者工作特征曲线下面积（AUROC）分别为0.936对比0.731、0.954对比0.805和0.921对比0.698（见图6）。EHCC模型鳖别肝纤It化/肝硬化与EHCCEHCC模型与AFP鉴剂肝纤堆化/肝硬化与EHCCIoOEHCC模型与AFP鉴别肝钎维化与EHCCEHCC模型与AFP鉴别肝硬化与EHCCP OO图6.糖链EHCc模型鉴别HBV肝纤维化或肝硬化与EHCC对67例EHCC患者进行回顾性研究，其中33例患者有临床或影像学诊断EHCC前12个月的血清标本，46例有临床或影像学诊断EHCC前6个月的血清标本，在EHCe诊断前12个月和6个月时，糖链E

12、HCC模型对HCC的检出率分别为93.9%和93.5%,而AFP(200ng/mL)对HCC的检出率分别为0.0%和2.2%o因此,在临床诊断EHCC之前6-12个月，应用糖链EHCC模型检出HCC的灵敏度高达90%以上，具有非常重要的临床应用价值(见表2)。表2在EHCC诊断前6和12个月AFP和糖链模型检出HCC结果诊断标准实际情况HCC+HCC-EHCC诊断前6个月AFP(200gL)HCC+1(2.2%)0HCC-45100糖链模型(-0.39)HCC+43(93.5%)15HCC-385EHCC诊断前12个月AFP(200gL)HCC+0(0.0%)0HCC-33100糖链模型(-0

13、.39)HCC+31(93.9%)15HCC-285糖链通过不同途径与蛋白质、脂质共价结合形成糖缀合物，形成胞外基质，而胞外基质的沉积是纤维化进展的表现。糖基化修饰在肝纤维化组织中增强；肝细胞、肝星状细胞缺失糖苗酶，促进肝纤维化的发生发展。庄辉院士团队近期于/79/力6677779杂志在线发表了一项研究，探索使用血清糖链标志物来评估丙氨酸转移酶（ALT）持续正常慢性乙型肝炎（CHB）患者的肝纤维化程度。研究共纳入285例ALT水平持续正常（40IU/L）的CHB患者，均行肝活检，采用Ishak评分系统评估肝纤维化分期，采用DNA测序仪的荧光毛细管电泳糖分析技术（DSA-FACE）对患者的血清N

14、-聚糖进行检测。每名受试者的血清样本中共鉴定出9个N-聚糖峰，不同纤维化程度患者的糖链典型图谱存在明显差异（见图7）。图7.CHB患者不同纤维化程度的糖链典型图谱采用随机森林（RF）分析的机器学习方法，构建血清N-聚糖模型，以肝活检为金标准，N-聚糖模型用于诊断显著肝纤维化（F3）和肝硬化（F5）的价值显著优于肝脏瞬时弹性成像检测的肝脏硬度值（LSM）、天门冬氨酸转移酶与血小板比值指数（APRI厢FIB-4指数AUROC分别为0.94对比0.72、0.67和0.64以及0.97对比0.73、0.76和0.79。因此，在ALT持续正常的CHB患者中,血清N-聚糖检测有望用于鉴别肝脏有无显著肝纤维化和肝硬化（见图8）。图8.以肝活检为金标准，血清N-聚糖模型诊断ALT正常CHB,显著肝纤维化和肝硬化优于LSM.APRl和FIB-4糖组学是研究糖链结构和功能的一门学科，与基因组学、蛋白组学一起构成人类3条生命链；糖链检测可早期诊断肝细胞癌，其灵敏度优于AFP;糖链检测可诊断显著肝纤维化和肝硬化，其灵敏度优于LSM、APRI和FIB-4o