面向活细胞表面聚糖免疫功能研究的化学标记新方法

细胞表面的聚糖在调控一系列生物识别过程中起着非常重要的作用，受到了广泛的关注。其中，对免疫细胞表面多糖功能的分子水平机理的研究一直是糖生物学领域的一个热点和难点。本项目将设计和合成一系列新颖的非天然糖探针，包括双功能探针和拉曼成像探针。双功能探针是在唾液酸上同时引入两个活性官能团，并将这一非天然糖通过唾液酸的生物合成途径表达于细胞表面的多糖上。这一双官能团修饰方法使活细胞表面同时具有两种不同的功能，如光交联和亲和富集，同时进行两种生物正交反应等。拉曼非天然糖探针则将拉曼光谱成像这一新颖的成像模式首次引入到对活细胞表中。这些探针被用于在活细胞条件下对多糖进行修饰、观测和免疫功能的解析与调控。本项目发展的非天然糖探针能够作为一种普适性的有力化学工具，用于化学糖生物学的研究。所得结果不仅对理解细胞表面糖基化的基本生物功能意义重大，还会大大促进相关人类疾病的研究和控制。

本项目以“面向活细胞表面聚糖免疫功能研究的化学标记新方法”为研究中心，设计与合成一系列非天然糖探针，用以细胞表面聚糖的标记成像与富集鉴定。项目执行期间，按项目书研究计划开展工作，并根据研究进展和结果对研究方案进行了必要的调整和优化，主要开展了以下几个方面的研究工作：1）开发了具有细胞选择性的非天然糖代谢标记新方法；2）设计合成了一类双功能的非天然糖探针，用以在细胞表面引入多个官能团；3）开发了一类用于拉曼成像的非天然糖探针，在不需要生物正交反应的条件下用于活细胞表面聚糖的检测和成像研究；4）利用纳米钯催化的生物正交消除反应和代谢标记策略，在活细胞的表面引入Neu这种唾液酸，从而设计和开发了一种利用调节细胞表面聚糖电性进行细胞可控自组装的新方法；5）利用代谢标记策略，研究了大鼠发生心肌肥大病变过程中心肌细胞表面聚糖的动态调节以及细胞发生EMT转化过程中细胞表面唾液酸的动态变化；6）开发一种基于FRET成像的活细胞中蛋白质的特异性检测新方法；7）利用点击化学的手段在磁性纳米粒子的表面引入寡糖结构，用于外周血中树突状细胞的检测和筛选富集。这些研究工作的开展为研究细胞表面聚糖的免疫功能提供了新途径和新方法。