當(dāng)我們想到糖時(shí)，你可能會(huì)聯(lián)想到一些詞，比如甜的、白色的、水晶形狀，能用來做餅干，能讓咖啡變甜；那么你知道嗎？在我們體內(nèi)，簡單的糖分子能夠連接在一起形成強(qiáng)有力的結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)卻與多種機(jī)體健康問題有關(guān)，比如癌癥、衰老和自身免疫性疾病等。

能夠覆蓋機(jī)體每一個(gè)細(xì)胞的長的糖鏈分子稱之為多糖分子，根據(jù)美國國家科學(xué)研究院的一項(xiàng)研究顯示，開發(fā)一種糖分位置和結(jié)構(gòu)圖譜或能將現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究帶入一個(gè)新的時(shí)代，這是因?yàn)槿祟惖奶墙M學(xué)（即機(jī)體內(nèi)所有糖分的集合）或許有望幫助臨床醫(yī)生來進(jìn)行人類多種疾病的診斷和治療。

2003年的人類基因組計(jì)劃受到了全球的極大關(guān)注，如今很多人聽說過DNA、基因組學(xué)，甚至是蛋白質(zhì)組學(xué)，對糖組學(xué)的研究似乎比其它領(lǐng)域的研究滯后大約20年，造成糖組學(xué)研究滯后的一個(gè)原因是科學(xué)家們目前還未開發(fā)出特殊工具能夠快速識(shí)別多糖分子以及確定其在細(xì)胞中的位置。

目前很多研究人員都開始重點(diǎn)關(guān)注分子生物學(xué)或細(xì)胞生物學(xué)的研究，本文中筆者（加州大學(xué)Emanual Maverakis教授）就希望能夠開發(fā)出一種新技術(shù)來快速識(shí)別并且對多糖分子及其附著的位點(diǎn)進(jìn)行研究，研究者的最終目標(biāo)是對成千上萬中糖類分子及其所在位置進(jìn)行合理分類，然后利用這些具體的信息來開發(fā)治療多種疾病的新型療法。

為何會(huì)這么關(guān)心多糖分子？

未來，對個(gè)體機(jī)體中的多糖分子進(jìn)行分析似乎能夠幫助有效預(yù)測機(jī)體患多種疾病的風(fēng)險(xiǎn)，比如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、癌癥、甚至是食物過敏等。糖組學(xué)的改變常常與特定的疾病狀態(tài)存在某種關(guān)聯(lián)，此外，諸如老化等生物學(xué)過程常常與機(jī)體糖組學(xué)的研究有關(guān)，如果能夠逆轉(zhuǎn)這些變化或許就能夠幫助有效抑制疾病的發(fā)生，甚至還能幫助減緩衰老等，但這都有待于研究者進(jìn)一步研究來闡明。

與DNA、蛋白質(zhì)和脂肪一起，多糖也是機(jī)體生命必不可少的四大分子之一，在這四種分子中，多糖分子或許就是機(jī)體細(xì)胞行為的最終仲裁者。DNA能夠幫助闡明我們的面貌、思考和行為能力等，甚至還能夠決定我們最易受影響的疾病類型，細(xì)胞中的基因常常包含了能夠合成蛋白質(zhì)的指令，而蛋白質(zhì)能夠在機(jī)體生命不同階段發(fā)揮非常重要的功能。

然而，蛋白質(zhì)的行為通常取決于其所依附的多糖分子，換句話說，這些多糖分子能夠在很大程度上影響蛋白質(zhì)發(fā)揮功能，甚至還會(huì)影響細(xì)胞對刺激的反應(yīng)方式，比如，如果改變了細(xì)胞外多糖分子的功能，其或許就會(huì)誘發(fā)細(xì)胞遷移到機(jī)體的其它位點(diǎn)中去。多糖的主要功能是修飾位于細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分子，它們在一起能夠形成細(xì)胞外部一層厚厚的糖衣分子，如果我們認(rèn)為細(xì)胞表面是土壤的話，那么多糖分子就會(huì)是多樣化的植物生命和樹葉，其會(huì)發(fā)芽并給細(xì)胞帶來顏色和身份。實(shí)際上，如果我們能通過肉眼看到細(xì)胞的話，其會(huì)看起來非常模糊，可以試想一下，細(xì)胞的大小是桃子表面毛尺寸的十倍。

圖片來源：en.wikipedia.org

多糖能夠標(biāo)記細(xì)胞并且進(jìn)行自我識(shí)別

細(xì)胞的表面是多糖外衣，在細(xì)胞外，多糖是大多數(shù)細(xì)胞相互作用的第一個(gè)接觸點(diǎn)，其還會(huì)影響細(xì)胞之間的相互交流；你或許會(huì)將多糖視為特殊的細(xì)胞“條形碼”，因此其就早就了腎臟細(xì)胞異于機(jī)體免疫細(xì)胞，但其卻又具有一定的相似性，實(shí)際上，幫助機(jī)體尋找病原體的免疫細(xì)胞或許并不會(huì)攻擊自身的細(xì)胞，因?yàn)闄C(jī)體中所有細(xì)胞都共享著多糖分子條形碼的共同特征。

相比較而言，細(xì)菌和寄生蟲（瘧原蟲）或許有著不同的多糖分子層，而且這些多糖分子層在人類細(xì)胞中也并不存在，當(dāng)細(xì)菌的糖分子被標(biāo)記為外源性物質(zhì)后，機(jī)體的免疫系統(tǒng)就會(huì)靶向殺滅細(xì)菌，然而，諸如B型鏈球菌等有害病原體卻常常會(huì)通過攜帶相似的多糖分子而躲避機(jī)體免疫細(xì)胞的殺滅，從而引發(fā)嚴(yán)重的感染。

很不幸的是，一些病原體常常會(huì)利用宿主機(jī)體的多糖分子里幫助誘發(fā)人類疾病，諸如HIV和埃博拉病毒等病原體常常會(huì)抓住特定的多糖分子，并在機(jī)體感染過程中持續(xù)鎖定這種多糖分子，而阻斷這些病毒與宿主機(jī)體多糖分子相互作用的療法，或者攻擊病毒特異性多糖分子的療法或許就有望成為抵御感染的新療法。

圖片來源：journal.frontiersin.org

最新研究結(jié)果表明，多糖分子在多種自身免疫疾病的發(fā)生過程中扮演著關(guān)鍵角色，比如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和自身免疫性胰腺炎等，但這并不奇怪，因?yàn)槎嗵欠肿訒?huì)直接影響免疫細(xì)胞的功能；正常情況下，機(jī)體免疫細(xì)胞會(huì)扮演防御系統(tǒng)的角色，其能夠有效識(shí)別并且破壞外來入侵者，比如病毒或細(xì)菌等；但當(dāng)機(jī)體錯(cuò)誤地給自身細(xì)胞貼上“敵人”的標(biāo)簽后，其就會(huì)對自身細(xì)胞發(fā)起攻擊，自身免疫性疾病就發(fā)生了。

有意思的是，在諸如這種情況下，在行為不當(dāng)?shù)淖晕夜舻目贵w中存在的多糖分子常常會(huì)決定宿主機(jī)體自身遭遇攻擊的強(qiáng)度；這種異常的免疫反應(yīng)甚至還會(huì)針對多糖分子發(fā)揮作用，比如，免疫系統(tǒng)會(huì)將宿主自身的多糖分子視為外來分子，在一項(xiàng)最新研究中，研究人員引入了自身免疫的多糖分子理論，這或許就能夠解釋其與疾病發(fā)生的某些關(guān)聯(lián)。

食物中的多糖分子能夠誘發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)

目前有很多研究都認(rèn)為，攝入紅肉與多種疾病發(fā)病直接相關(guān)，比如動(dòng)脈粥樣硬化癥和糖尿病等，但直到最近研究人員才直到其中所涉及的分子機(jī)制；一項(xiàng)有意思的研究認(rèn)為，引發(fā)人類患病的罪魁禍?zhǔn)谆蛟S是一種名為Neu5Gc的糖分子（nonhuman sialic N-glycolylneuraminic acid，非人類唾液羥乙酰神經(jīng)氨酸），在除了人類以外的其它所有哺乳動(dòng)物機(jī)體中都存在Neu5Gc，因?yàn)槟軌蛑圃霳eu5Gc分子的早期人類因感染古老的瘧原蟲已經(jīng)死亡絕跡了。

然而，盡管人類缺少制造Neu5Gc分子的能力，我們的機(jī)體仍然有能力將其整合到細(xì)胞的多糖分子中，比如通過攝入紅肉的方式等；一旦Neu5Gc分子成為細(xì)胞糖衣的一部分，細(xì)胞就會(huì)擁有一種外源性物質(zhì)（Neu5Gc）包圍自身，這就會(huì)誘發(fā)全身出現(xiàn)嚴(yán)重反應(yīng)，因?yàn)闄C(jī)體免疫系統(tǒng)能將Neu5Gc視為外來物質(zhì)并對其進(jìn)行攻擊，因這些內(nèi)部攻擊所引起的慢性炎癥常常會(huì)導(dǎo)致多種疾病發(fā)生，比如心臟病、中風(fēng)、甚至癌癥等。

圖片來源：skeptics.stackexchange.com

機(jī)體能夠合成成千上萬種獨(dú)特的多糖分子，其通常是由簡單的糖類元件組成的分支結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分子能被很多特殊的多糖分子所修飾，而這些數(shù)不清的多種組合常常就會(huì)使得繪制出多糖分子圖譜變得非常困難，因?yàn)檠芯咳四卦枰环N實(shí)用且有效的方法來對成千上萬中多糖組合模式進(jìn)行分析。

如今，研究人員開發(fā)出了特殊的方法能夠快速有效地監(jiān)測人類機(jī)體的糖組學(xué)變化情況，通過工程技術(shù)的進(jìn)步以及樣本處理工藝的改進(jìn)，研究人員所開發(fā)的技術(shù)就能夠同時(shí)對成千上萬種多糖分子進(jìn)行監(jiān)測，這或許就能夠有效地幫助研究人員對來自健康個(gè)體和多種疾病患者機(jī)體細(xì)胞中的多種多糖分子進(jìn)行特性分析和描述了。研究人員的目標(biāo)就是利用這些數(shù)據(jù)開發(fā)出一種預(yù)測性的模型來幫助臨床醫(yī)生診斷并且治療所有人類疾病，研究者堅(jiān)信，隨著他們慢慢解開糖類的密碼，未來將會(huì)有效地推動(dòng)人類疾病研究和療法開發(fā)的進(jìn)展。

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原標(biāo)題：破解人類糖組學(xué)或有望幫助開發(fā)治療癌癥等多種疾病的新型療法