光裂解氨基修饰石墨烯共价纯化肝癌患者血清N-聚糖：新型生物标志物发现

本研究针对肝癌早期诊断标志物匮乏的临床难题，开发了一种基于光裂解氨基修饰石墨烯（photocleavable amino-modified graphene）的N-聚糖共价纯化技术。研究人员通过氧化石墨烯表面引入邻硝基苄基光裂解基团，利用酰腙共价反应特异性捕获血清N-聚糖，经365 nm紫外光照射15秒释放后，采用MALDI-TOF/TOF MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）鉴定出1847.01 m/z的岩藻糖基化双分型N-聚糖作为潜在肝癌标志物（P<0.05）。该技术将检测时间缩短至2小时，为肝癌糖组学研究提供了高效新工具。

　　

肝癌作为全球第三大癌症死因，早期诊断率不足30%是制约治疗效果的关键瓶颈。传统血清标志物如甲胎蛋白（AFP）存在灵敏度不足的缺陷，而糖基化改变（glycosylation alterations）作为癌症的"分子指纹"虽具潜力，却受限于复杂生物样本中N-聚糖（N-glycans）的低丰度与非共价纯化技术的低效性。现有基于石墨烯的富集方法多依赖亲水作用或电荷诱导等非共价力，存在结合力弱、步骤繁琐等问题。如何实现N-聚糖的高效特异性捕获与快速检测，成为糖组学临床转化的关键挑战。

针对这一难题，首都医科大学附属北京世纪坛医院的研究团队在《Cancer Nanotechnology》发表创新成果。他们设计出光裂解氨基修饰石墨烯新材料，通过三步关键技术实现突破：首先将还原氧化石墨烯与4-[4-(1-(Fmoc-氨基)乙基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基]丁酸在DMF中反应7天合成中间体，经吡啶脱保护获得终产物；随后采用30 kDa超滤膜预处理15例肝癌患者和8例健康人血清样本，PNGase F酶解释放N-聚糖后，以15 mM高碘酸钠氧化糖链侧链邻二羟基为醛基；最后通过95%甲醇/0.5%乙酸溶液中的酰腙共价反应实现特异性捕获，紫外光照射15秒即可释放完整糖链。

研究结果部分揭示重要发现：

光敏石墨烯表征验证

红外光谱显示产物在3325 cm^-1出现NH伸缩振动峰，1539 cm^-1出现NO₂特征峰，证实光裂解基团成功修饰。以麦芽七糖为标准品验证捕获效率，MALDI-TOF/TOF MS检测到1173.2353 m/z的[M+Na]⁺峰，证明糖链末端氧原子被氮原子取代的预期结构转变。

肝癌特异性糖谱特征

PCA分析显示不同BCLC分期（巴塞罗那肝癌分期）患者呈现明显聚类差异，其中0期与D期患者共享136种独特N-聚糖。肝癌组血清平均检出406种糖链，显著高于健康组的354种（P<0.05），且分子量分布更广。Venn图分析发现2110种癌症特异性糖链，包括m/z 1847.01的双分型岩藻糖基化（bisected fucosylated）N-聚糖。

诊断标志物筛选

通过lazy-IBk算法构建的分类模型（kappa值0.7）筛选出3个显著性差异糖链，其中1847.01 m/z糖链在BCLC 0期和D期特异性出现（P<0.03）。GlycomeDB数据库比对提示该结构可能通过增强EGFR结合或调控E-钙黏蛋白（E-cadherin）促进肿瘤转移。

技术优势比较

相较于强阴离子交换-亲水排斥色谱（SAX-ERLIC）法的126种糖链检出量，新方法实现723种糖链鉴定，检测灵敏度提升5.7倍。

讨论部分指出，该研究首次将共价捕获策略应用于血清N-聚糖纯化，通过光裂解释放避免衍生化步骤，使检测流程缩短至常规LC-MS方法的1/3。发现的1847.01 m/z糖链与GnT-IVa酶介导的岩藻糖基化通路相关，其促进免疫逃逸（immune evasion）的机制为肝癌治疗提供新靶点。局限性在于样本量较小，未来需扩大队列验证标志物普适性，并开发配套定量方法。这项融合纳米材料与糖组学的交叉研究，为癌症早诊开辟了"糖链指纹"检测新范式。