近日，应《自然》（Nature）期刊之邀，南方科技大学医学院讲席教授王鹏于2022年9月29日以“Machine assembly of carbohydrates with more than 1,000 sugar units（机器自组装超过1000个糖单体的碳水化合物）”为题在线发表在Nature新闻与观点（News & Views）专栏。该专栏近10年来共计发表约20余篇来自中国大陆学者（团队）的评述论文，此次亦为南方科技大学首次在该专栏发表文章（Nature, 610, 266-267）。
众所周知，糖类物质与核酸、蛋白质和脂质一样，是构成复杂有机体的四大重要物质家族之一，不仅是生物体能量的来源，而且在生物信号传递、细胞识别以及生物体的结构组成部分中起着关键作用，几乎参与了多细胞生物的全部生命过程。生物体内天然存在的糖类物质大多是以多糖形式存在，由于其固有的结构复杂性，使其生物活性的研究变得极其复杂，因此，结构明确的糖类化合物在生物学研究中有很大的需求，但是其合成难度大，耗时费力，特别多糖类化合物的合成一直是一项极具挑战性的工作。
北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室叶新山团队在《自然-合成》（Nature Synthesis）上在线发表了题为“Automated solution-phase multiplicative synthesis of complex glycans up to a 1,080-mer（自动液相乘法合成复杂聚糖到1080糖）”的研究论文，报道了他们关于糖类化合物自动化合成的突破性进展。
王鹏在评论文章里对比分析了传统的糖合成和之前文献报道机器自动合成方法，对叶新山团队报道的液相糖的自动化合成技术发表了重要评述，充分肯定了叶新山团队基于糖基供体“预活化”的一锅连续寡糖合成策略设计和研制的糖自动合成仪的优点，这种技术能够促进糖生物学和药物化学，甚至在材料科学等领域的快速发展。此自动合成仪的包括合成系统、在线监测系统(由跟踪反应进程的传感器组成)和可编程逻辑控制系统三个关键部分。在合成系统中，反应器配备了磁力搅拌器、恒温控制器和光源。光源可以实现可见光诱导的糖合成反应，这为糖类化合物的合成提供了一种绿色可持续的方法。
值得注意的是，自动注射系统控制反应物、试剂和溶剂的输送，不仅联合使用了在线反应监测手段和自校正算法对反应组分进行精确注射，还设计了通道自清洗程序，避免样品交叉污染和副反应发生。糖类化合物自动化制备的思路是等当量的单糖受体与供体在化学促进剂或光激活剂存在下，在合成仪中自组装成二糖。这个反应步骤循环重复多次后，原则上可以一锅法制备结构明确的大量糖类化合物。随后作者以寡糖为自组装糖单元，利用自动乘法合成法来加速多糖的制备，他们制备了一种含有1080个糖单体的多糖，这是迄今为止制备的具有明确结构的最长的多糖。这种合成仪不再需要具有高度专业技能的人员通过手工合成糖类化合物，避免了中间体多次分离纯化的复杂步骤，节省了大量的时间和避免了昂贵的糖类中间体的过量使用。
该文章进一步提出此合成仪是否能够结合化学和酶合成方法来制备结构明确的糖蛋白的问题。抗体-药物结合物（antibody-drugconjugate，ADC）在靶向*死肿瘤细胞方面有着巨大的前景，结合生物医药领域的热门领域，如果在ADC中将结构明确的糖类化合物附着在抗体上是很有意义的。总之，多糖合成始终是一个重大的挑战，此自动化合成糖的技术填补了国内外在液相糖合成仪研制方面的空白，在合成领域具有重要的里程碑式意义。
论文第一作者为王鹏课题组的程汉超研究助理教授，通讯作者为王鹏讲席教授，南科大是论文第一单位。
王鹏讲席教授是糖科学领域的专家，在糖化学、糖生物学、糖蛋白质组学和mRNA药物等领域取得了多项令人瞩目的成果，已在Nature、Nature Methods、Nature Protocols、Nature Chemical Biology、Nature Communication、Journal of the American Chemical Society和Angewandte Chemie等国际学术刊物上发表学术论著四百余篇，专利19篇，并参与7部学术专著的编写，H-index 57 (Google Scholar) and 47 (Web of Science)。
论文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-022-02927-x
供稿：医学院
通讯员：廖丹
主图：丘妍
编辑：朱增光
