引言

蓖麻凝集素I（RCA I）提取自蓖麻种子，能特异性结合N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）。经生物素标记后形成的Biotin-RCA I，已成为癌症糖组学研究的核心工具。本文将深入探讨其结构基础、作用机制及在肿瘤诊断中的前沿应用。

分子结构与糖结合特性

RCA I的四级结构
RCA I由两个60 kDa亚基组成，在还原条件下可分解为27 kDa和33 kDa两条肽链。其糖结合位点位于27 kDa链，对GalNAc表现出纳摩尔级亲和力。

 

生物素标记的化学修饰
通过N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）酯法，生物素分子被共价连接到RCA I的赖氨酸残基上。标记后的Biotin-RCA I保留95%以上原始糖结合活性，同时获得与链霉亲和素的高亲和力（Kd≈10⁻¹⁴ M）。

癌症诊断中的核心机制

肿瘤相关糖基化异常
癌细胞表面常出现异常糖基化，如Tn抗原（GalNAcα-Ser/Thr）表达上调。Biotin-RCA I可特异性识别此类结构，通过凝集素-糖相互作用锚定于肿瘤细胞膜。

 

信号放大检测策略

· 直接法：荧光标记的链霉亲和素直接结合Biotin-RCA I，实现肿瘤细胞的荧光成像；

· 间接法：以生物素-抗RCA I抗体进行二级放大，灵敏度较直接法提升100倍。

临床应用案例

乳腺癌循环肿瘤细胞（CTC）检测
将Biotin-RCA I与纳米磁珠结合，从患者血液中捕获表达GalNAc的CTC。流式细胞术分析显示，该方法对乳腺癌CTC的检出率较传统EpCAM法提高40%。

 

肝癌组织糖基化图谱构建
利用凝集素芯片技术，Biotin-RCA I与其他15种凝集素联用，发现肝癌组织中GalNAc与唾液酸化结构显著富集。该图谱为肝癌早期诊断提供了分子分型依据。

技术对比与优化方向

· 与传统凝集素比较：Biotin-RCA I的信号放大能力显著优于FITC标记的凝集素，但荧光背景略高于量子点标记产物；

· 未来优化：开发多价Biotin-RCA I纳米复合物，通过空间位阻效应降低非特异性结合。

结语

Biotin-RCA I凭借其糖基化靶点的特异性及生物素-链霉亲和素系统的信号放大优势，正逐步成为癌症液体活检与组织分型的标准工具。随着单细胞测序技术的发展，其有望在肿瘤异质性研究中发挥更大价值。