陈奕姗/David C. Hay/黄雯雯团队Bioact Mater联合发文，系统描绘“生命糖骨架”再生蓝图

糖胺聚糖（Glycosaminoglycan, GAG）是一类广泛分布于所有哺乳动物胞外基质的长链多糖分子，种类包括透明质酸、硫酸软骨素、肝素/硫酸肝素等。它并非简单填充物，而是细胞与微环境间的精密交互系统，携带着调节生长、修复和再生的关键信息。

近期，浙江大学爱丁堡大学联合学院（ZJE）陈奕姗研究员团队、联合英国爱丁堡大学再生医学中心David C. Hay教授团队和ZJE黄雯雯研究员团队，在Bioactive Materials发表题为“Glycosaminoglycans in tissue regeneration: insights into glycobiology and their biomedical application”的综述（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X25006255），全面揭示GAG在组织修复中的关键作用，是继开发“GAG组装器”后(https://mp.weixin.qq.com/s/adBwq_lY8oMKJXrxculuzg; https://doi.org/10.1126/scitranslmed.adl5623），对该类物质在全身组织再生中的生物调控、工程改性、临床应用，技术革新等全面的总结和归纳。

爱丁堡大学博士Alvile Kasarinaite，ZJE博士生欧俊含、ZJE生物信息学本科生陈凯琳为本文的共同第一作者。ZJE研究员/长聘轨助理教授陈奕姗、爱丁堡大学再生医学中心组织工程首席教授David C. Hay、ZJE研究员/长聘副教授黄雯雯，为本文的共同通讯作者。该成果充分体现了ZJE在高水平中外合作、各层次人才培养中的优势。该文致谢浙江大学基础医学院/良渚实验室欧阳宏伟教授的支持。

01 微环境构建的“肱骨之臣”

GAG受到的关注虽不及蛋白质，但其日常功能不可小觑。作为物理支架：GAG可和中心蛋白形成“毛刷样结构”（图1），其上密集的负电荷帮助结合水分子，在细胞周形成一层水凝胶样“外衣”，为各类组织提供结构支撑。作为信号中继站：特定结构的GAG能够结合并保护生长因子/趋化因子等蛋白，在适当时机传递指令。作为细胞指挥官：参与细胞表层糖萼(glycocalyx)的形成，直接与细胞表面受体相互作用，影响细胞的迁移、增殖、分化行为。

图1糖胺多糖（GAG）和糖蛋白（proteoglycan）在组织稳态中的调控示意图

02 大道至简：骨架基础，功能却不基础

有趣的是，GAG的结构看似由二糖单元重复组成，但其链长不同、不同位点修饰等变化，给其结构带来极大的多样性和灵活性。其参与的生命过程的各类分子互作，可基于非结构特异性的相互作用。

GAG的合成和装配主要在高尔基体进行，涉及糖基转移酶、硫基转移酶、差向异构酶等多种酶的协作。人体各组织通过表达独特的核心蛋白和修饰酶，创造出组织特异性GAG表达模式。再者，同一种GAG在同一组织的不同区域也可能呈现不同亚型，同时也可通过结合不同的环境分子发挥特异性作用。

进化中，GAG在多种生物普遍表达，其骨架和修饰演化配合物种从简单到复杂的演变需求。在不同人体组织的稳态调控和疾病中，GAG自身和GAG所参与形成糖蛋白(proteoglycan)也发挥重要作用。其异常或参与全身各类疾病过程（图2）。

图2代表性组织疾病中的GAG紊乱

03 智能再生：工程化改性及临床应用

组织工程领域，GAG已被广泛应用于制作生物支架，用于修复骨软骨、皮肤、神经、肌肉等多种组织（图3）。文章根据物理混合（physical blending）、超分子组装(supramolecular assembly)、化学功能化(chemical functionalization)、大分子偶联(macromolecular Conjugation)等不同程度改性进行了总结，也展现出GAG在精准医疗中的潜在前景：GAG可参与构建递送载体，帮助实现精准靶向治疗，也可作为基质支架帮助构建人源化类器官。临床应用中，基于透明质酸的产品（Euflexxa, Synvisc, Hyaloglide等）和硫酸软骨素的产品（Structum等）已在骨关节炎治疗、伤口愈合等中广泛应用，被证明安全有效。

图3 代表性的GAG工程化策略和应用

04 技术前沿：解码糖质的新兴工具

GAG是一种特殊长链大分子，结构多样不稳定，其研究仍面临挑战。现有研究可采取一些半定量表征。同时，各类新兴组学、质谱、成像等技术，将帮助提升糖质分子检测精确性。可发展策略包括单细胞组学、空间组学中的糖质相关分子注释、糖质微阵列、基质辅助激光解吸/电离（MALDI）质谱、核磁共振等。鉴于糖质的复杂性，分子建模和计算模拟成为一种实用策略，帮助再现和预测GAG与蛋白质互作形式，在人工智能辅助下，也将进一步赋能糖质相关分子设计。

05 肝脏疾病类器官案例

值得一提的是，该文中，研究人员利用基于人多能干细胞分化而成的脂肪性肝病（metabolic dysfunction steatotic liver disease, MASLD）类器官模型进行单细胞转录组分析，展示出GAG代谢酶相关基因在不同细胞种类和健康/疾病状态中的差性表达，提示GAG代谢程序和细胞命运息息相关，为再生医学中的糖质研究提供了重要线索。

理解GAG如何参与组织修复，也许意味着我们能掌握多种组织再生的通用语言。随着认知加深，GAG有望从宏观物理支架变成微观信号编程者。利用多学科交叉，多维视野解码和操控“多糖乐谱”，或可提升组织修复效率，帮助推动未来抗衰治疗和精准再生技术的发展。

课题组介绍

陈奕姗，ZJE研究员/长聘轨助理教授，博士生导师；浙江大学医学院附属第二医院骨科兼聘教师。担任中国医药生物技术协会类器官技术临床应用分会委员；担任我国第一本糖科学杂志《Glycoscience & Therapy》青年编委。

研究方向1. 软骨再生中细胞可塑性解析、预测和调控。2.组织再生中糖胺多糖基质代谢调控和化学编程。10年内曾3次获国际软骨修复学会(International Cartilage Regeneration & Joint Preservation Society, ICRS)大会奖项，其中包括授予青年学者最高奖项Excellence in Cartilage Research；获国际医学生物工程联合会亚太区医学大会-青年论坛竞赛二等奖、浙江大学国际校区“潮涌”博士后学术论坛“优秀学术新人奖” 等。于Sci Transl Med、Sci Adv、Adv Sci、Bone Res等高水平期刊发表论文30余篇。申请/授权国家发明专利3项。主持国家自然科学基金2项，参与国家自然科学基金区域创新联合项目1项，作为项目骨干参与国家重点研发计划2项。