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糖基化作为生物体内最为广泛的翻译后修饰形式，它参与细胞黏附、细胞通讯、细胞增殖与分化等几乎所有重要的生理生化活动。免疫球蛋白G(IgG)在机体免疫和疾病诊断中作用重大，其糖基化的改变显著影响本身的结构与效应功能。结合高通量的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)以及高灵敏度的纳流液相色谱联用的电喷雾电离串联质谱(nanoLC-ESI-MS/MS)，我们首次全面解析了IgGN-糖组谱。针对不同类型的质谱数据，本文提供了自主编写的自动化高通量的处理程序应用于目标数据的快速筛选与整合。考虑到IgG糖基化在精准医学中的重大意义，本研究运用所建立的分析方法探索IgGN-糖基化在不同疾病中的变化，旨在揭示IgG糖基化对诸多疾病的诊断和预后的广泛作用。
结直肠癌(CRC)是消化道中最常见的癌症(实体瘤)，但是目前广泛采用的检测或诊断手段存在诸多缺陷。结合正交的MALDI-MS和LC-MS，我们系统性地鉴定了CRC患者血清中的IgGN-糖组谱，包括N-聚糖、聚糖异构体和N-糖肽。数据显示，CRC与IgG中上调的非半乳糖基化，下调的半乳糖基化、酸性核心岩藻糖基化以及唾液酸化关系密切。IgG1唾液酸化与IgG2半乳糖基化在CRC的IgG糖基化变化中占主导地位，说明CRC的发生与发展很可能受到抗体依赖的细胞毒性(ADCC)或补体依赖的细胞毒性(CDC)的调控。此外，特异性的IgGN-聚糖和聚糖异构体以及糖肽可作为潜在的CRC早期检测与诊断的标记物，且聚糖异构体与N-糖肽较聚糖本身具有更高的特异性。
多发性骨髓瘤(MM)是第二大血液恶性肿瘤(非实体瘤)，然而我们对MM发展中IgG糖基化的变化尚不清楚。本研究从IgGN-糖组角度揭示MM发展的潜在分子机理，并纵向分析MM患者服药过程IgGN-糖基化的变化。我们发现MM的发生与上调的IgG非半乳糖基化，和下调的N-乙酰葡糖胺化、核心岩藻糖基化以及半乳糖基化水平密切相关。MM中IgG半乳糖基化的变化主要源于IgG1和IgG2，而IgG1和IgG3/4中N-乙酰葡糖胺化是总体IgGN-乙酰葡糖胺化变化的主要原因。IgG核心岩藻糖基化的变化可能主要来源于IgG2，而IgG3/4唾液酸化具有亚型特异性。针对MM，亚型特异性的IgGN-糖肽比总体的IgGN-聚糖具有更高的临床诊断准确度。因此，MM的发生涉及IgGN-糖基化的变化，其中主要依赖于亚型特异性的糖基化的调控。此外，MM患者在服药的不同阶段IgGN-糖基化水平呈现起伏性变化，尤其是核心岩藻糖基化，表明对IgG糖组的分析有助于了解药理并为后期临床用药提供理论依据。
哈夫病(HD)是一种病原学不明的表现出横纹肌溶解症状的疾病(罕见病)，一般发生于进食烹饪过的淡水鱼类或甲壳类食物24h后。本文从全血清和IgGN-糖基化两个层面探究HD的发生与糖基化的关系，旨在揭示潜在的分子机理。数据显示，血清中的高甘露糖基化、非半乳糖基化以及N-乙酰葡糖胺化在HD中明显下调，而双半乳糖基化和唾液酸化水平显著上调。并且，特定的N-聚糖能够准确区分HD患者和健康人。血清中的IgG浓度在HD中明显降低，其诊断准确度高达90%，表明血清IgG浓度可能是重要的监测指标。IgG中酸性双分N-乙酰葡糖胺化、中性岩藻糖基化和双唾液酸化水平在HD中显著下调，而总的单半乳糖基化明显上调。IgG1半乳糖基化与IgG2唾液酸化的改变具有亚型特异性。IgG双分N-乙酰葡糖胺化的变化由IgG1和IgG2两种亚型主导。结果表明，HD的发生可能受到Wnt或DC-SIGN介导的信号通路或抗体依赖的ADCC与CDC的调控。
总之，本文在建立基于质谱的分析方法基础上，重点探讨了三种不同类别的代表性疾病的IgGN-糖组。研究表明，IgG糖基化的差异性表达与结直肠癌、多发性骨髓瘤以及哈夫病的发生与发展紧密相关。并且，不同疾病之间IgG糖基化变化不同，而同种疾病中某些糖基化的改变具有亚型特异性。重要的是，特异性的IgGN-聚糖、聚糖异构体或糖肽是潜在的疾病标记物。因此，揭示IgG糖基化在疾病中的变化有助于阐释病理机制并发掘新型生物标记物，为其他疾病的临床研究、精准医疗与药物研发奠定了实验基础。
结直肠癌(CRC)是消化道中最常见的癌症(实体瘤)，但是目前广泛采用的检测或诊断手段存在诸多缺陷。结合正交的MALDI-MS和LC-MS，我们系统性地鉴定了CRC患者血清中的IgGN-糖组谱，包括N-聚糖、聚糖异构体和N-糖肽。数据显示，CRC与IgG中上调的非半乳糖基化，下调的半乳糖基化、酸性核心岩藻糖基化以及唾液酸化关系密切。IgG1唾液酸化与IgG2半乳糖基化在CRC的IgG糖基化变化中占主导地位，说明CRC的发生与发展很可能受到抗体依赖的细胞毒性(ADCC)或补体依赖的细胞毒性(CDC)的调控。此外，特异性的IgGN-聚糖和聚糖异构体以及糖肽可作为潜在的CRC早期检测与诊断的标记物，且聚糖异构体与N-糖肽较聚糖本身具有更高的特异性。
多发性骨髓瘤(MM)是第二大血液恶性肿瘤(非实体瘤)，然而我们对MM发展中IgG糖基化的变化尚不清楚。本研究从IgGN-糖组角度揭示MM发展的潜在分子机理，并纵向分析MM患者服药过程IgGN-糖基化的变化。我们发现MM的发生与上调的IgG非半乳糖基化，和下调的N-乙酰葡糖胺化、核心岩藻糖基化以及半乳糖基化水平密切相关。MM中IgG半乳糖基化的变化主要源于IgG1和IgG2，而IgG1和IgG3/4中N-乙酰葡糖胺化是总体IgGN-乙酰葡糖胺化变化的主要原因。IgG核心岩藻糖基化的变化可能主要来源于IgG2，而IgG3/4唾液酸化具有亚型特异性。针对MM，亚型特异性的IgGN-糖肽比总体的IgGN-聚糖具有更高的临床诊断准确度。因此，MM的发生涉及IgGN-糖基化的变化，其中主要依赖于亚型特异性的糖基化的调控。此外，MM患者在服药的不同阶段IgGN-糖基化水平呈现起伏性变化，尤其是核心岩藻糖基化，表明对IgG糖组的分析有助于了解药理并为后期临床用药提供理论依据。
哈夫病(HD)是一种病原学不明的表现出横纹肌溶解症状的疾病(罕见病)，一般发生于进食烹饪过的淡水鱼类或甲壳类食物24h后。本文从全血清和IgGN-糖基化两个层面探究HD的发生与糖基化的关系，旨在揭示潜在的分子机理。数据显示，血清中的高甘露糖基化、非半乳糖基化以及N-乙酰葡糖胺化在HD中明显下调，而双半乳糖基化和唾液酸化水平显著上调。并且，特定的N-聚糖能够准确区分HD患者和健康人。血清中的IgG浓度在HD中明显降低，其诊断准确度高达90%，表明血清IgG浓度可能是重要的监测指标。IgG中酸性双分N-乙酰葡糖胺化、中性岩藻糖基化和双唾液酸化水平在HD中显著下调，而总的单半乳糖基化明显上调。IgG1半乳糖基化与IgG2唾液酸化的改变具有亚型特异性。IgG双分N-乙酰葡糖胺化的变化由IgG1和IgG2两种亚型主导。结果表明，HD的发生可能受到Wnt或DC-SIGN介导的信号通路或抗体依赖的ADCC与CDC的调控。
总之，本文在建立基于质谱的分析方法基础上，重点探讨了三种不同类别的代表性疾病的IgGN-糖组。研究表明，IgG糖基化的差异性表达与结直肠癌、多发性骨髓瘤以及哈夫病的发生与发展紧密相关。并且，不同疾病之间IgG糖基化变化不同，而同种疾病中某些糖基化的改变具有亚型特异性。重要的是，特异性的IgGN-聚糖、聚糖异构体或糖肽是潜在的疾病标记物。因此，揭示IgG糖基化在疾病中的变化有助于阐释病理机制并发掘新型生物标记物，为其他疾病的临床研究、精准医疗与药物研发奠定了实验基础。