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结直肠癌（CRC）是最常见的恶性肿瘤之一，发病率高，早期缺少症状，病人无明显异常改变。目前研究虽然有发现用于检测CRC早期阶段的候选生物标志物，但迄今为止尚未在临床试验中进行过测试。
为了研究CRC发展的不同阶段与癌胚抗原（CEA）糖基化模式变化之间的相关性，中科院生物物理所李岩教授课题组利用博翀生物凝集素芯片，分析了结直肠癌患者的肿瘤组织（CEA-T）和对应肿瘤相邻正常组织（CEA-A）中的CEA，发现了9种凝集素的组合足以区分CRC肿瘤组织与肿瘤相邻的正常组织。相关研究结果已发表在《Clinical Proteomics》杂志。
1.凝集素芯片检测
为了比较CEA-A和CEA-T的糖基化模式，研究人员收集了53份样本。来自不同阶段的CRC肿瘤患者53份（I期n=17；II期 n = 14；III期 n = 9；IV期 n = 13）和对应的肿瘤相邻正常组织。
凝集素芯片检测结果中发现22种结合CEA的凝集素在CEA-T和CEA-A之间具有显着差异，为了直接比较22种凝集素与CEA的结合，研究人员根据凝集素结合模式和强度生成聚类热图。如图1b所示，凝集素模式在CRC组织和肿瘤相邻的正常组织之间显示出相当大的差异，这表明CEA表面聚糖的变化与CRC的存在相关。
图1. 凝集素芯片检测原理及结果图
a：用于CEA糖基化分析的凝集素微阵列的示意图。 b：凝集素CEA结合谱的聚集热图。
（A和T分别表示肿瘤相邻的正常样品和肿瘤组织样品，每个方格表示样品中CEA上的凝集素结合糖基化模式的强度。）
2.ROC分析
为了评估凝集素与CEA相关糖苷结合的辨别力以区分CRC肿瘤组织与肿瘤相邻正常组织，研究人员进行了ROC分析（图2a）。结果显示9种凝集素（HPA，WGA，AAL，PHA-L，BBC，SSA，MNA-M，Con A，PHA-E）与CEA结合的曲线下面积（AUC）值为大于或等于0.7，表明这些凝集素用于检测CRC肿瘤组织具有中等的准确度。
此外，研究人员还分析了这9个凝集素的组合，其AUC为0.901，灵敏度为83％，特异性约为90％（图2b）。结果表明这9种凝集素的组合有足够的灵敏度和特异性区分CRC肿瘤组织与肿瘤相邻正常组织。
图2.接受者操作特征（ROC）曲线
a：单独22个凝集素的曲线下面积（AUC），95％置信区间，灵敏度和特异性；b：ROC适用于9种凝集素的组合
3. 结直肠癌CEA糖基化变化分析
为了评估聚糖模式的变化是否能明确鉴定CRC的四个阶段，研究人员使用单向ANOVA测试对CRC肿瘤组织和配对的肿瘤相邻正常组织之间结合CEA的凝集素的倍数变化进行统计分析。
如图3所示，11个凝集素与CEA结合具有显着差异，表明在不同CRC阶段的N乙酰半乳糖胺，甘露糖，半乳糖，N-乙酰葡糖胺的CEA聚糖水平的显着变化，且这些糖基化修饰的水平在第二阶段增加后呈下降趋势。
图3. 结合CEA的凝集素与结直肠癌分期的相关性
A，肿瘤相邻的正常组织样本; T，肿瘤组织样本
小结
本研究表明，9种凝集素（HPA，WGA，AAL，PHA-L，BBC，SSA，MNA-M，Con A，PHA-E）的组合足以区分CRC肿瘤组织与肿瘤相邻的正常组织，敏感性为83％，特异性约为90％。此外，CEA上N-乙酰半乳糖胺，甘露糖，半乳糖，N-乙酰氨基葡萄糖的水平在第二阶段增加后呈下降趋势。
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博翀生物凝集素芯片介绍
博翀生物凝集素芯片应用
1. 特定蛋白表面糖谱构建及差异检测
Li, Y. et al. Detection and verification of glycosylation patterns of glycoproteinsfrom clinical specimens using lectin microarrays and lectin-based immunosorbent assays [J]. Analytical Chemistry, 2011, 83(22):8509-8516.
2. 活细胞表面糖谱构建及差异检测
Zhou, S, et al. Lectin RCA-I specifically binds tometastasis-associated cell surface glycans in triple-negative breast cancer [J]. Breast Cancer Research, 2015, 17(1):1-14.
3. 血清或细胞/组织裂解液的疾病糖生物标志物发现
Yang, L, et al. Lectin Microarray Combined with Mass Spectrometry IdentifiesHaptoglobin-Related Protein (HPR) as a Potential Serologic Biomarker forSeparating Nonbacterial Pneumonia from Bacterial Pneumonia in Childhood [J]. Proteomics Clin Appl, 2018, e1800030.
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