异常糖基化修饰IgG在大肠癌中的实验诊断价值和病理意义研究

Aberrant serum protein glycosylation plays important role in the malignant cancer (like colon cancer) development. Immunoglobulin G is among the major glycoproteins in circulation，but the diagnostic and pathogenetic value of IgG N-glycans was still unknown. Based on previous result for the glycomics study of liver disease and the optimized N-link glycomics platform, we will analyze the variance of N-link glycan profile from colon cancer patient and healthy control, and get the potential the diagnostic and prognostic value. Identify the critical enzymes that involved in the glycan modulation, modify the corresponding gene expression level of target cell line that can produce conlon cancer therapeutic antibody, and find the bioacitivity variance before/after enzyme gene modification. This study aims to identify the N-glycan variations of IgG for colorectal cancer, to assess the diagnostic value of IgG N-glycans, to examine the functional modulation of glycan variants on IgG, and assess the pathogenetic value of abnormal glycosylated IgG in tumor development and progression.The study anticipated to develop a new breakthrough in the pathogenesis of CRC, and to give further insights into early diagnosis and potential target intervention in CRC.

血清糖蛋白的异常糖基化与大肠癌等恶性肿瘤的发生发展密切相关。IgG是循环中的主要糖蛋白，其异常糖基化修饰在大肠癌中的病理意义及其诊断价值尚不清楚。本研究在前期肝脏疾病糖组学系列研究的基础上，应用已经优化建立的N-糖组研究平台，采用病例对照研究，分析血清IgG 的N-糖图谱在大肠癌中的特征性改变及其辅助诊断、预后判断价值；针对参与特征性糖基化修饰的关键酶，采用构建的肿瘤治疗性抗体稳定表达细胞株作为工具抗体细胞株进行基因调控，对糖基化改造前后的抗体进行功能对比研究。本研究旨在揭示大肠癌中IgG的特征性糖基化改变的基础上，筛选IgG N-糖标志物，明确异常糖基化修饰IgG的大肠癌早期诊断价值；阐述糖基化修饰改变对抗体功能的影响；揭示IgG糖基化改变在大肠癌发生发展中的生物学意义。本课题有望在大肠癌实验诊断和发病机制研究上形成新的突破口，为提高大肠癌患者的诊疗效果提供新的思路。

免疫球蛋白G（IgG）及其异常糖基化修饰与肿瘤的发生发展密切相关。本研究首先评价了基于IgG N-糖组的大肠癌诊断模型，然后在临床研究的基础上进一步评估了体外的N-糖基化改变对抗人EGFR单抗生物化学活性的影响。通过DNA测序仪荧光糖电泳图谱法对大肠癌、大肠腺瘤和健康对照的血清IgG进行N-糖组图谱分析，发现：与健康对照和大肠腺瘤相比，大肠癌血清IgG中半乳糖缺失的糖链（Peak1，Peak2）丰度显著升高。基于IgG N-糖分析，分别建立了从健康对照和大肠癌腺瘤中诊断CRC的诊断模型IgGglycoA和IgGglycoB。 受试者工作曲线分析发现：IgGglycoA 和 IgGglycoB 的曲线下面积均高于CEA（IgGglycoA：0.84-0.90 vs. 0.70-0.74；IgGglycoB: 0.79-0.82 vs. 0.73-0.76）。在建模组和验证组中，CRCglycoA 的灵敏度比CEA的高8.3-24%； IgGglycoB 的灵敏度和准确率分别比CEA提高了25-27.5% 和12.5-14.2%。通过构建抗EGFR抗体和二等分乙酰葡糖胺转移酶稳定共表达的中国仓鼠卵巢细胞株（CHO DG44），我们获得了二等分乙酰葡糖胺基化显著升高的抗EGFR单抗。细胞增殖、抗体依赖的细胞毒作用等抗体功能对比实验显示：增加抗EGFR抗体的二等分乙酰葡糖胺丰度后，抗体的抗原结合能力升高为原来的1.36倍、ADCC作用升高为原来的3倍，同时其与激活型FcγRIa和FcγRIIIa-158F的结合能力也得到了显著提升。对于在临床治疗中可引起严重超敏反应的α-Gal结构，高效阴离子交换色谱检测发现：商品化的抗EGFR 抗体（Erbitux）中含有明显的α-Gal结构，但本研究构建的高二等分乙酰葡糖胺基化水平的抗EGFR抗体中未发现明显的α-Gal结构。综上所述，基于IgG N-糖组图谱的诊断模型是一个新的、非创性的、有效的大肠癌诊断标志物；糖基化改造后的EGFR单抗具有更多的二等分乙酰葡糖胺结构、较低的α-Gal 结构和更好的抗体功能。