《Biosensors and Bioelectronics》：A DNAzyme-CRISPR Cascade Strategy for Preamplification-Free Detection of
Mycobacterium tuberculosis
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本研究通过原子力显微镜等技术，探究了DBA、LCA、PHA-L和WGA四种凝集素对膀胱癌细胞增殖、迁移及机械特性的影响。结果表明，凝集素涂层显著改变细胞行为，其中WGA在促进非恶性及非侵袭性细胞增殖的同时抑制其迁移，而PHA-L则增强增殖。这提示凝集素在癌症诊断中可能存在双重作用，需谨慎评估其对细胞行为的影响。
Marcin Luty|Renata Szydlak|Joanna Pabijan|Ingrid H. ?vreeide|Victorien E. Prot|Joanna Zem?a|Bj?rn T. Stokke|Ma?gorzata Lekka
波兰科学院核物理研究所生物物理微结构系，PL31342 克拉科夫，波兰
摘要（228字）
糖基化是一种基本的翻译后修饰，对癌症进展至关重要。肿瘤细胞中的异常糖基化模式会改变它们与细胞外基质（ECM）的相互作用，从而促进侵袭和转移。凝集素是一类能够选择性识别这些修饰的碳水化合物结合蛋白，因此成为癌症检测的宝贵工具。然而，它们对癌细胞行为的影响尚未得到充分研究。
在这项研究中，我们使用原子力显微镜（AFM）、细胞成像以及增殖和迁移实验，检测了膀胱癌细胞（非恶性HCV29、非侵袭性HT1376和侵袭性T24细胞）对涂有凝集素（Dolichos Biflorus凝集素（DBA）、Lens Culinaris凝集素（LCA）、Phaseolus vulgaris凝集素（PHA-L）和Wheat Germ凝集素（WGA）表面的反应。研究结果表明，凝集素涂层以凝集素依赖的方式显著影响了癌细胞的增殖和迁移。值得注意的是，WGA引起的效应最为明显，它加速了增殖同时减少了迁移，尤其是在侵袭性T24细胞系中。同样，PHA-L也增加了增殖率。这些结果突显了凝集素作为诊断标志物和潜在调节癌细胞行为的双重作用。虽然基于凝集素的生物传感器为癌症检测提供了有前景的工具，但必须仔细考虑它们对细胞性质的影响，以确保诊断的可靠性。这项研究强调了进一步研究凝集素-糖链相互作用在癌症检测中的功能后果的必要性。凝集素在生物传感方面具有优势，但正如我们的研究结果所示，它们也可能调节细胞行为，这可能会干扰诊断能力。
引言
糖基化是蛋白质和脂质的一种基本翻译后修饰，在调节细胞过程（如通讯、黏附和迁移）中起着关键作用。在正常细胞中，糖基化模式受到严格控制，以确保细胞功能的正常进行（Zhong等人，2023年）。在癌细胞中，常发生异常糖基化，这会导致肿瘤的病理特征，包括黏附改变、增殖增加和迁移能力增强（Dutta和Jain，2023年；Pinho和Reis，2015年）。此外，失调的糖基化可以改变细胞外基质（ECM），通过增强癌细胞的运动性和促进上皮-间充质转化（EMT）来促进肿瘤侵袭和转移（Peixoto等人，2019年）。这些差异使得糖基化成为区分正常细胞和癌细胞的潜在标志物。
凝集素是植物蛋白，能够识别附着在各种细胞表面蛋白质和脂质上的碳水化合物部分（即糖链）（Lannoo等人，2014年；Van Damme，2022年）。它们已被用作筛查与癌症中糖链结构变化相关的潜在生物标志物的工具（Cavada等人，2023年；Lekka等人，2006年）。我们最近的研究表明，特定的凝集素可以用于选择性地捕获和识别无标记的膀胱癌细胞（Szydlak等人，2023年；Zem?a等人，2023年）和黑色素瘤细胞（Szydlak等人，2024年）。这些以及其他研究强调了基于凝集素的生物传感器的应用，实际上已经开发出了多种基于凝集素的生物传感平台，包括电化学、光学和机械平台。电化学生物传感平台通过测量凝集素-糖链相互作用时的电信号变化来进行检测，而光学生物传感器则利用荧光、表面等离子体共振（SPR）或无标记成像技术来检测结合事件（Ideo等人，2024年；Pihíková等人，2015年；Silva，2020年；Zhang等人，2011年）。基于原子力显微镜（AFM）的机械生物传感器可以评估细胞弹性和黏附特性的变化，为了解癌细胞的生物力学特性提供了独特的视角（Sobiepanek等人，2017年）。这些方法为癌症诊断和预后提供了高度敏感和特异性的工具。然而，凝集素对癌细胞机械行为及相关过程的直接影响仍很大程度上未被探索。
在这里，我们在生物传感器相关生物界面的背景下研究了凝集素-细胞相互作用的功能后果。具体来说，我们检测了膀胱癌细胞的迁移、增殖和弹性特性，重点关注当这些细胞与涂有凝集素的表面相互作用时这些行为是如何被调节的。作为模型系统，我们选择了非恶性（HCV29细胞）、非侵袭性（HT1376细胞）和侵袭性（T24细胞）膀胱尿路上皮癌细胞，并将它们培养在涂有常用作糖链靶向生物传感器的凝集素的基底上：Dolichos biflorus agglutinin（DBA）、Lens culinaris agglutinin（LCA）、Phaseolus vulgaris leucoagglutinin（PHA-L）和wheat germ agglutinin（WGA）。选择这些凝集素是因为它们对膀胱癌细胞表面不同糖链的亲和力已被多项研究证实（Lekka等人，2006年；Neutsch等人，2011年；Przyby?o等人，2002年；Szydlak等人，2023年；Yang等人，2015年）。由此获得的数据集使我们能够通过评估关键行为——增殖、迁移和机械特性——在凝集素修饰的生物界面上比较尿路上皮细胞的功能表型。我们的发现表明，尽管凝集素在生物传感器和生物电子平台中作为识别元件非常重要，但它们也可以主动调节癌细胞行为，这在解释诊断结果时需要加以考虑。
章节摘录
凝集素
使用的商业植物凝集素包括：Dolichos Biflorus凝集素（DBA）、Lens Culinaris凝集素（LCA）、Phaseolus vulgaris凝集素（PHA-L）和Wheat Germ凝集素（WGA），均来自Vector Laboratories（Biokom，Janki，波兰）。凝集素溶解在磷酸盐缓冲盐水（PBS，Sigma-Aldrich，波兹南，波兰）中，浓度为125 μg/mL。
细胞培养
本研究使用了三种类型的尿路上皮细胞系，即非恶性细胞（HCV29细胞）
无凝集素时膀胱癌细胞的基线特性
为了建立凝集素对生物传感器相关细胞反应影响的参考，我们表征了非恶性、非侵袭性和侵袭性膀胱癌细胞的形态、力学特性、细胞骨架组织以及增殖、迁移和侵袭行为。通过群体倍增时间（PDT，补充图S1A）量化，HCV29的增殖率为24.2 ± 0.6小时（COD = 0.99859），HT1376为30.8 ± 0.5小时（COD = 0.9995），T24为17.0 ± 0.1小时（COD = 0.99984）
讨论
糖基化对细胞黏附、迁移和通讯至关重要。虽然正常细胞维持着受调控的糖基化，但癌细胞表现出异常的糖基化模式，这通过EMT、整合素调节和黏附改变促进了肿瘤进展（Dutta和Jain，2023年；Pinho和Reis，2015年）。这些变化使糖基化成为区分恶性细胞和非恶性细胞的宝贵生物标志物（Cavada等人，2023年）。基于凝集素的生物传感器的应用越来越受到重视
结论
本研究表明，凝集素显著调节了膀胱癌细胞的功能特性，影响其生长和移动的能力，具体效果取决于所使用的凝集素类型。有些凝集素刺激了细胞分裂，而另一些则减少了细胞运动，其中在更具侵袭性的癌细胞中观察到了最明显的效果。这些发现表明，凝集素具有双重作用：它们既是检测癌症中异常糖基化的宝贵标志物，
CRediT作者贡献声明
Victorien E. Prot：撰写 – 审稿与编辑、可视化、研究。Joanna Zem?a：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、方法学。Bjorn Torger Stokke：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源提供、研究、概念化。Malgorzata Lekka：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、资源提供、项目管理、资金获取、正式分析、概念化。Marcin Luty：
未引用参考文献
O’Toole等人，1973年；O’Toole等人，1974年。
数据可用性声明
本研究中的数据可应要求向相应作者索取。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了挪威财政机制（2014–2021年）、波兰国家科学中心以及国家科学项目NCN-GRIEG编号UMO-2019/34/H/ST3/00526（GRIEG）的支持
