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分享一篇近日发表在Angewandte Chemie International Edition上的文章，题目为“Practical antibody recruiting by metabolic labeling with caged glycans”。文章的通讯作者是来自大阪大学理学院化学系的Koichi Fukase教授和Yoshiyuki Manabe副教授。两位科学家主要研究细菌或细胞表面糖分子的化学合成、免疫功能、新型标记和成像方法。本文中，作者开发了一种基于笼保护的聚糖代谢标记策略，该策略能将抗原聚糖（如α-半乳糖，B抗原，α-鼠李糖）引入癌细胞，募集天然抗体来诱导免疫反应，在聚糖编辑中具有实用性。
细胞表面糖萼与细胞和周围环境的信息交流（如免疫识别）密切相关。目前细胞表面聚糖的修饰或编辑方法主要包括基因操作、代谢标记、化学或化学酶法、从头展示聚糖，或通过脂质插入、脂质体融合和标签技术在质膜上引入完整的聚糖结构。其中，代谢标记是一种经典的从头标记方法，结合代谢标记和生物正交反应可以在细胞表面目标聚糖上引入可检测的报告基团来标记目标聚糖以研究其生物学作用，或引入某种功能团来实现对细胞功能和特性的改造。 在这项研究中，作者基于代谢标记和生物正交反应在癌细胞表面聚糖上引入抗体募集分子，即抗原聚糖，如α-半乳糖（α-gal），B抗原（B antigen），α-鼠李糖（α-Rha）来募集环境中天然存在的抗体以增强对癌细胞的杀伤。值得一提的是，本文引入的抗原聚糖是被笼保护的形式，因为在混杂体系尤其在体内环境中，单独的抗原聚糖很可能在达到靶细胞之前就被内源性抗体截留捕获，这大大限制了靶细胞标记的效率；而笼保护的抗原聚糖则避免了这个问题，只需在标记细胞后按需光照脱笼，就可以激活免疫反应，即补体依赖性细胞毒性 （CDC），从而有效提高抗原聚糖的修饰效果和实用性（图1）。
图1. 传统聚糖代谢标记策略与笼保护聚糖代谢标记策略的比较
首先，作者合成了二苯并环辛炔 (DBCO) 功能化的抗原聚糖，并修饰细胞评估其CDC效果。作者利用带有叠氮基团的代谢前体（全乙酰化叠氮甘露糖胺ManNAz 1，全乙酰化叠氮甘露糖胺GalNAz 2），在B淋巴瘤细胞表面聚糖上引入叠氮，然后通过无铜催化的叠氮-炔基环加成反应将三种抗原聚糖（α-gal，B antigen，α-Rha）分别引入细胞。CDC实验表明，三种抗原聚糖中，α-Rha展现了最为优越的免疫反应激活效果；基于代谢前体ManNAz 1的代谢标记则比 GalNAz 2表现出更有效的CDC效果（图2）。
图2. 细胞表面抗原聚糖的修饰及初步CDC效果评价
随后，基于α-Rha 出色的抗体募集活性，作者进一步设计并合成了笼式保护的α-Rha-DBCO，并在 α-Rha的3号位羟基引入了一个可光裂解的保护基团（图 3）。笼保护的α-Rha不会被人血清中的抗体识别从而稳定到达靶细胞；UV照射后，光脱笼，裸露的α-Rha可被α-Rha 抗体恢复识别，从而按需激活免疫反应。
图3. α-Rha的笼保护和脱笼
最后，作者用人血清模拟体内的混杂环境，基于代谢标记和SPAAC引入有/无笼保护的α-Rha，对比α-Rha在有/无笼保护条件下引发的CDC效果（图4）。结果显示，在人血清存在下，笼保护的α-Rha在UV照射后比没有保护的α-Rha展现出更优越的CDC效果，笼保护的α-Rha可以逃脱其天然抗体的捕获，顺利到达靶细胞表面，招募抗体并引发细胞毒性。
图4. 笼保护α-Rha与未保护α-Rha的CDC效果比较
总之，本文作者基于代谢标记和生物正交反应，在细胞表面聚糖上引入笼保护的α-Rha，防止 α-Rha 在达到靶细胞前被血液中的天然抗体捕获，随后光照按需脱笼，适时激活α-Rha的免疫原性来募集抗体，有效增强免疫反应效果及对癌细胞的杀伤，体外实验证明了该方法的实用性。但本文所有的测试均在体外进行，并使用人血清来模拟体内混杂环境，那么在体内环境中是否同样适用而达到理想的效果呢？针对这一问题，本文作者团队对该策略的体内靶向拓展研究正在进一步研究中。 文章作者：TX 原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202303750 责任编辑：LD
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