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为解决多唾液酸（polySia）因结构复杂难以定量的问题，研究人员开发新型探针的夹心酶联免疫吸附测定（ELISA）。对小鼠脑和血液样本研究发现，其在脑衰老神经 plastic regions 有年龄相关变化，精神分裂症模型及患者血液中升高，为相关机制研究和诊断提供新方向。
在生命科学的浩瀚版图中，糖链（glycans）宛如神秘的密码，调控着众多生物过程，与生理病理现象紧密相连。多唾液酸（polysialic acid，polySia）作为其中极具功能的一员，是由唾液酸（sialic acid，Sia）构成的线性聚合物，主要以 α2,8 - 连接的聚 - N - 乙酰神经氨酸形式附着于神经细胞黏附分子（neural cell adhesion molecule，NCAM）上，即 polySia/PSA-NCAM，在神经发育和可塑性中扮演关键角色。然而，其复杂的结构使得传统的液相色谱 - 质谱（LC-MS）、飞行时间质谱（TOF-MS）等方法难以准确检测和定量，成为阻碍深入研究其在衰老和疾病中作用的瓶颈。开发一种可靠、灵敏的定量方法，揭开 polySia 在脑衰老及神经精神疾病中的动态变化面纱，成为亟待解决的科学问题。
日本名古屋大学（Integrated Glyco-Biomedical Research Center 等机构）的研究人员肩负这一使命，开展了一系列研究。他们的成果发表在《Scientific Reports》上，为 polySia 的研究开辟了新路径。
研究人员主要采用的关键技术方法包括：开发重组抗体探针 anti-polySia-hIgG（阳性抗体，pAb）和 anti-polySia-negative hIgG（阴性对照抗体，nAb），利用生物层干涉术（BLI）分析抗体与 polySia 的相互作用；建立夹心 ELISA，以抗 polySia IgM 抗体为捕获抗体，结合 pAb 和 nAb 对 polySia 进行检测；运用 lectin 微阵列系统分析海马体中其他糖链结构变化；借助 RNA-seq 分析唾液酸相关基因表达。研究样本涵盖不同发育和衰老阶段的 C57BL/6 小鼠脑和血液样本，以及精神分裂症（SCZ）模型小鼠（ST8Sia2 - 敲除小鼠）和人类患者（SCZ、慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经病（CIDP）患者）的血液样本。
多唾液酸特异性探针的开发
通过生物层干涉术（BLI）证实，pAb 与 polySia 结合的解离常数为 9.36×10-10(±4.55×10-12) M，显示出强结合亲和力，而 nAb 仅表现出微弱且短暂的相互作用。ELISA 和蛋白质印迹分析表明，pAb 能特异性检测 polySia，经 Endo-N 处理后信号减弱，进一步验证了探针的特异性。免疫组织化学染色显示，pAb 可检测到小鼠海马体中 polySia 阳性细胞，nAb 则无信号，表明该探针 pair 在不同应用场景中具有可靠性和特异性。
夹心 ELISA 的建立
所建立的夹心 ELISA 检测限低，对小鼠胚胎脑匀浆、成年脑匀浆和纯化的 polySia-NCAM 的检测限分别 < 1 ng、3 ng 和 < 0.3 ng / 孔，且重复性高（变异系数 < 10%），显著优于传统的蛋白质印迹分析，为 polySia 的定量分析提供了高效工具。
小鼠脑样本中多唾液酸在衰老过程中的定量分析
对小鼠不同脑区（海马体、嗅球、前额叶皮层等）在胚胎期至 24 个月龄的 polySia 水平分析发现，胎儿期和出生后 polySia 表达高，成年后下降，但不同脑区在成年后的变化各异。嗅球、杏仁核、海马体在 18-24 个月时表达水平再次升高，可能反映了对抗脑衰老的弹性机制。海马体在 18 个月时 polySia 水平下降，结合 lectin 微阵列和 RNA-seq 分析，发现 α2,6 - 连接的 Sia 在海马体中占主导，其表达在 6-12 个月增加，18-24 个月下降，而无唾液酸糖链先升后降，相关基因表达变化提示底物可用性减少是 polySia 等糖链减少的主因。
血液样本中多唾液酸的定量分析
小鼠血清中 polySia 水平在出生后 8 周急剧下降，18 个月略有上升，24 个月显著下降，与脑内模式相似。ST8Sia2 - 敲除小鼠（SCZ 模型）血液中 polySia 水平上调，人类 SCZ 患者血浆中 polySia 浓度显著升高，男性更明显，而 CIDP 患者与健康对照无显著差异，表明血液 polySia 水平与 SCZ 相关。
研究表明，新型探针和夹心 ELISA 为 polySia 的定量分析提供了高灵敏度和特异性的工具。在脑衰老过程中，polySia 在神经可塑性区域（如海马体、嗅球）呈现独特的年龄相关变化，可能参与对抗衰老的弹性机制。精神分裂症模型小鼠和患者血液中 polySia 水平升高，提示其可能作为脑损伤的诊断生物标志物，为脑衰老和神经精神疾病的机制研究及诊断提供了新视角。尽管研究揭示了 polySia 的重要作用，但仍有诸多问题待解，如 polySia 与其他糖链的相互作用、在更多疾病中的表达模式等。该研究为糖生物学和神经科学领域奠定了基础，有望推动相关疾病诊断和治疗的发展。
