脊椎动物的大脑只占到体重的约2%，却消耗高达20%的葡萄糖¹。与此同时，大脑也是高度糖基化的器官，唾液酸化糖质等在神经细胞中高度富集并发挥重要的生物学功能，神经退行性疾病、脑肿瘤等的发生发展与异常唾液酸糖基化相关联^2-3。因此，对脑中尤其是尤其是病人脑组织中的唾液酸糖质进行可视化研究，具有重要的临床意义。

目前，在活体中进行唾液酸化糖质特异性标记和成像，主要依赖基于生物正交反应的代谢糖质标记技术^4-6。该方法通过将含有生物正交基团（例如叠氮或端炔）的非天然单糖通过糖代谢整合到糖质中，进而利用生物正交反应或点击化学连接荧光分子进行成像。尽管代谢糖质标记已被广泛应用于各种细胞和小鼠等动物的糖质成像研究，但是目前还难以用于临床脑组织样品的研究。对于临床相关研究，急性脑组织切片是一种实用且功能强大的研究体系，然而通常只有6至12小时的生命周期。而代谢糖质标记往往需要2至7天的时间。这一时间上的差异，阻碍了代谢糖质标记在临床样品研究中的应用。

北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命科学联合中心陈兴教授团队一直关注将化学糖生物学研究沿着从实验室到临床（bench-to-bedside）的方向推进，于2024年07月29日在J. Am. Chem. Soc.期刊上，与合作者一起在线发表题为“Fast Metabolic Glycan Labeling for Click-Labeling and Imaging of Sialoglycans in Living Acute Brain Slices from Mice and Human Patients”的研究论文，报道了一种快速代谢糖质标记技术（fMGL），解决了上述问题。

图1：fMGL在鼠源和人源的活性脑组织切片中实现快速标记和唾液酸聚糖成像

在fMGL技术中，开发了一类基于ManNAc-6-P的新型非天然糖，其跳过了唾液酸生物合成的限速步，大大缩短了标记时间（图1a，b）。该系列探针标记快速、效率高、在细胞和活组织切片上，能在4个小时内就达到高效的标记，且适用于小鼠和人类临床组织样品（图1c，d）。在神经节细胞胶质瘤病人脑组织切片中，基于fMGL的成像研究发现，肿瘤组织中唾液酸化上调，且特异性地出现在胶质类癌细胞而不在神经元类癌细胞上。未来，fMGL技术在组织水平的糖质成像和手术病理学研究中具有广阔应用前景。

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研究兴趣： 

化学与生命科学的交叉融合为分析、理解和操控生物学过程开辟了一条全新的研究途径。我们课题组的研究兴趣集中于化学糖生物学和生物纳米技术。我们综合运用化学方法、生物手段和纳米技术，研究糖基化的生物学功能及其在代谢疾病及其心血管并发症中的作用。主要研究内容包括：

1. 活细胞及活体中聚糖的化学标记

2. 糖的合成、成像和组学分析

3. 糖基化在神经系统和干细胞中的功能

4. 糖代谢与糖基化的内在联系

5. 基于生物正交反应的化学生物学技术