Porucha aktivity a pozornosti, známa tiež pod skratkou ADHD, je neurovývojové ochorenie charakteristické nepozornosťou, impulzivitou a hyperaktivitou u diagnostikovanej osoby. Najčastejšie je diagnostikované v školskom veku, avšak môže pretrvávať do dospelosti. Nakoľko chceme, aby ľudia s týmto ochorením mohli viesť plnohodnotný život a byť čo najlepšie začlenení do spoločnosti, je dôležité vyvíjať metódy umožňujúce jeho včasnú diagnostiku aj účinnú terapiu [1]. Pri výskume tohto ochorenia je dôležitý omický prístup, ktorý má dosah na zlepšenie jeho diagnostiky aj terapie.

V tejto práci sme sa zamerali na glykomickú analýzu vzoriek pacientov s ADHD. Glykozylácia je posttranslačná modifikácia proteínov, pričom je známe, že glykozylačné zmeny súvisia s mnohými ochoreniami vrátane neurovývojových. 70% všetkých ľudských proteínov je glykozylovaných a obsahuje jeden alebo viac glykánových reťazcov [2,3]. Glykány sú komplexné biopolyméry, ktoré možno rozpoznať na povrchoch buniek pomocou lektínov [4].  Tento typ biorozpoznávania sme využili pri analýze pacientskych vzoriek  microarray metódou založenou na lektínoch, pri ktorej sa pripravený microarray biočip s glykoproteínmi (vzorkami) naviazanými na upravený povrch (napr. sklo s epoxidovými skupinami) inkuboval so sadou biotinylovaných lektínov s rôznymi glykánovými špecifitami a potom s fluorescenčnou značkou obsahujúcou streptavidín [5]. Vzorky sme analyzovali aj hmotnostnou spektrometriou MALDI-TOF MS, kde boli glykány pred samotnou MS analýzou uvoľnené, prečistené a derivatizované [6,7].  V práci sme porovnávali vzorky sér, depletovaných sér  (bez IgG a albumínu) a frakcií obsahujúcich len IgG a albumín získaných od ADHD pacientov (n = 11) a kontrolnej skupiny (n = 10). Microarray metódou založenou na lektínoch sme medzi pacientskymi a kontrolnými vzorkami našli viacero rozdielov v ich glykánovom zložení. Pre hladinu významnosti α  = 0,01 sa v pacientskych vzorkách sér nachádzalo štatisticky významne viac fukózy (lektín rAAL), a menej GlcNac (lektín WGA) a tri-/tetraantenárnych N-glykánov (lektín PHA-L) oproti kontrolám, a v pacientskych vzorkách depletovaných sér menej Sia2,3 štruktúr (lektín MAL-II), vysoko manózových štruktúr (lektín GNL) a di-/triantenárnych N-glykánov obsahujúcich „bisecting“ GlcNAc (lektín PHA-E) vzhľadom na kontroly. Výsledky MALDI-TOF MS analýzy v prípade celých aj depletovaných sér poukazujú štatisticky významne zvýšenú fukozyláciu v pacientskych vzorkách oproti kontrolám, a v prípade depletovaných sér aj menej triantenárnych N-glykánov. Závery na základe analýz metódami microarray a MS sú navzájom v súlade, zhodujú sa taktiež so závermi práce venujúcej sa podobnému výskumu, využívajúcej však inú metódu [8]. Glykoprofilovanie je sľubným prístupom pri výskume aj tohto ochorenia a microrray metóda osobitne pri screeningu jeho potenciálnych biomarkerov.

Práca bola podporená vďaka projektom SK-KR-18-0004, APVV-17-0239, VEGA 2/0137/18, COST CA16113, COST CA18132, H2020 ITN synBIOcarb, Ministerstvom zdravotníctva SR v rámci projektu s registračným číslom 2019/7-CHÚSAV-4.

[1] Huang CL et al. (2020) Trends in incidence rates of diagnosed attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) over 12 years in Taiwan: A nationwide population-based study, Psychiatry Research, 284, 112792, DOI: 10.1016/j.psychres.2020.112792.
[2] Zhang Y et al. (2018) Advances in sample preparation strategies for MS-based qualitative and quantitative N-glycomics, Trends in Analytical Chemistry, 99, 34-46.
[3] Yu H et al. (2020): Lectin microarrays for glycoproteomics: an overview of their use and potential, Expert Review of Proteomics, DOI: 10.1080/14789450.2020.1720512.
[4] Ribeiro JP, Mahal LK (2013) Dot by dot: analyzing the glycome using lectin microarrays, Current Opinion in Chemical Biology, 17, 827-831.
[5] Patwa T et al. (2010) Glycoprotein analysis using protein microarrays and mass spectrometry, Mass Spectrometry Reviews, 29, 830-844, DOI: 10.1002/mas.20269.
[6] Aizpurua-Olaizola O et al. (2018) Mass spectrometry for glycan biomarker discovery, Trends in Analytical Chemistry, 100, 7-14.
[7] Pažitná L et al. (2020) Influence of media composition on recombinant monoclonal IgA1 glycosylation analysed by lectin-based protein microarray and MALDI-MS, Journal of Biotechnology, 314-315, 34-40, DOI: 10.1016/j.jbiotec.2020.03.009.
[8] Pivac N et al. (2011) Human Plasma Glycome in Attention-Deficit Hyperactivity Disorder and Autism Spectrum Disorders, Molecular & Cellular Proteomics, 10, M110-00420.