ที่คาดเดาได้ไม่กี่วิธี มีหลายวิธีที่โมเลกุลของน้ำตาลอย่างง่ายสองตัวอาจรวมกันได้ ความยืดหยุ่นนี้ช่วยเพิ่มความซับซ้อนของน้ำตาลที่ซับซ้อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น กลูโคสสองโมเลกุลสามารถรวมกันได้เกือบสิบวิธี และโมเลกุลเฮกโซสสามโมเลกุลสามารถรวมกันเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันหลายพันรูปแบบ
เมื่อนำน้ำตาลเชิงเดี่ยวต่างๆ มารวมกัน ความเป็นไปได้ก็ดูไม่มีที่สิ้นสุด คาร์โบไฮเดรตตระกูลหนึ่งที่คล้ายกับเฮพารินใช้น้ำตาลอย่างง่าย 32 ชนิดในการสร้าง การเพิ่มความซับซ้อน คาร์โบไฮเดรตสามารถประกอบด้วยสายโซ่เชิงเส้นของน้ำตาลหรือประกอบด้วยสายโซ่หลายสายที่แตกแขนงออกจากน้ำตาลแต่ละตัว
จากทั้งหมดนั้น คงจะน่าแปลกใจหากนักวิทยาศาสตร์
สามารถแยกน้ำตาลเชิงซ้อนออกจากตัวอย่างเนื้อเยื่อ ใส่เข้าไปในเครื่อง และอ่านลำดับของน้ำตาลอย่างง่ายที่เป็นส่วนประกอบได้อย่างรวดเร็ว แม้ว่าเครื่องมือดังกล่าวมีมานานแล้วสำหรับการจัดลำดับโครงสร้างดีเอ็นเอและโปรตีน แต่นักไกลโคไบโอวิทยาก็ไม่ได้มีความหรูหราเหมือนกัน อย่างไรก็ตามพวกเขากำลังก้าวหน้า
ผู้ตรวจสอบน้ำตาลส่วนใหญ่หันมาใช้แมสสเปกโตรเมตรีในรูปแบบต่างๆ ซึ่งเป็นเทคนิคที่โมเลกุลที่ซับซ้อนถูกทำให้กลายเป็นไอออน สิ่งเหล่านี้จะถูกจัดเรียงและวิเคราะห์ตามมวล ประจุ และลักษณะอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ในปี พ.ศ. 2542 ศศิเสกขรานและเพื่อนร่วมงานได้บรรยายถึงกลยุทธ์แมสสเปกโทรเมตรีใหม่เพื่อจัดลำดับน้ำตาลในตระกูลเฮพารินที่เรียกว่าเฮปารันซัลเฟต น้ำตาลเหล่านี้เคลือบเซลล์และยังเป็นส่วนสำคัญของเมทริกซ์ของโปรตีนและโมเลกุลอื่น ๆ
ใช้ช่องว่างระหว่างเซลล์ ท่ามกลางบทบาทอื่นๆ เฮพาแรนซัลเฟตช่วยควบคุมการปลดปล่อยโกรทแฟคเตอร์ที่แยกตัวอยู่ในเมทริกซ์นี้
ทีมของศศิเสกขรัณได้ใช้กลยุทธ์ใหม่ในการศึกษายาเฮพารินเวอร์ชันปรับปรุงใหม่ มีการใช้เฮพารินแบบดั้งเดิมตั้งแต่ทศวรรษที่ 1930 เพื่อป้องกันลิ่มเลือดที่นำไปสู่โรคหลอดเลือดสมองหรือโรคหัวใจ อย่างไรก็ตามยามีผลข้างเคียง ดังนั้น เพื่อรักษาคุณสมบัติทำให้เลือดบางลงแต่หลีกเลี่ยงปัญหา นักวิทยาศาสตร์เพิ่งสร้างยาทดลองจากเศษเฮพาริน
ลำดับของน้ำตาลของหนึ่งในเฮพารินที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเหล่านี้แตกต่างจากที่นักวิทยาศาสตร์คิดไว้ งานนี้เผยให้เห็นว่าชิ้นส่วนนั้นขาดบางส่วนของเฮปาริน – โมเลกุลซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในคุณสมบัติของยาต้านการแข็งตัวของเลือด
ศศิเสขราญตั้งข้อสังเกตว่าเทคนิคของกลุ่มเขาอาจช่วยให้ผู้ผลิตมั่นใจในความบริสุทธิ์ของเฮปารินและอนุพันธ์ จนถึงตอนนี้ บริษัทเหล่านี้ยังไม่มีวิธีที่ง่ายในการตรวจสอบว่าโมเลกุลน้ำตาลที่พวกเขาผลิตมีโครงสร้างที่สม่ำเสมอจากชุดการผลิตหนึ่งไปยังอีกชุดหนึ่งหรือไม่ เขากล่าว
เมื่อพิจารณาถึงความยากในการแยกน้ำตาลเชิงซ้อนออกจากกันเพื่อการวิเคราะห์ จึงไม่น่าแปลกใจที่นักไกลโคไบโอวิทยาจะประสบความยากลำบากเช่นกันในการสังเคราะห์น้ำตาลเชิงซ้อนด้วยวิธีที่แม่นยำ มีกลยุทธ์ในห้องปฏิบัติการหลายวิธีในการสร้างคาร์โบไฮเดรตจากน้ำตาล วิธีที่เป็นธรรมชาติและมีประสิทธิภาพที่สุดคือใช้ประโยชน์จากเอนไซม์ชนิดเดียวกับที่เซลล์ใช้สร้างโมเลกุลน้ำตาลที่ซับซ้อน
“ปัญหาคือเราไม่มีเอนไซม์ทั้งหมด” Peter H. Seeberger จาก MIT กล่าว
ด้วยชุดเครื่องมือระดับโมเลกุลที่ไม่สมบูรณ์ นักวิทยาศาสตร์และผู้ผลิตจึงต้องสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตผ่านปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนหลายชุด Seeberger และเพื่อนร่วมงานของเขาเพิ่งพัฒนากลยุทธ์ที่ปราศจากเอนไซม์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการผลิตน้ำตาลเชิงซ้อนตามสั่ง ในวารสาร Science เมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2544 พวกเขาอธิบายการใช้เทคนิคที่เรียกว่าการสังเคราะห์ในเฟสของแข็งเพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตที่มีหน่วยการสร้างน้ำตาลเชิงเดี่ยวมากถึง 12 หน่วย “โครงสร้างบางอย่างใช้เวลาสร้างตั้งแต่ 6 เดือนถึงหนึ่งปี เราสามารถทำมันได้ภายใน 2 วันแล้ว” Seeberger กล่าว
Chi-Huey Wong จากสถาบันวิจัย Scripps ในเมือง La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนีย และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาเทคนิคอัตโนมัติของตนเองสำหรับการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตที่ปราศจากเอนไซม์ พวกเขาเพิ่งทดสอบโดยสร้างสารประกอบน้ำตาล 6 ชนิดที่อยู่บนพื้นผิวของเซลล์เนื้องอกบางส่วน นักวิทยาศาสตร์คนอื่นกำลังทดสอบว่าคาร์โบไฮเดรตนี้สามารถกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันเพื่อต่อสู้กับมะเร็งได้หรือไม่
แม้ว่านักเคมีจะก้าวหน้าไปมากในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตเมื่อเร็วๆ นี้ แต่หว่องเตือนว่าต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าที่นักชีววิทยาจะสร้างน้ำตาลเชิงซ้อนที่พวกเขาอาจต้องการศึกษาได้อย่างง่ายดาย
การเรียนรู้ที่จะถอดรหัสโครงสร้างของน้ำตาลและการสังเคราะห์น้ำตาลอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็กระตือรือร้นที่จะเรียนรู้ว่าโมเลกุลเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับสารใดบ้าง นั่นคือสิ่งที่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอื่นเข้ามาเล่น ชิปคาร์โบไฮเดรต มันไม่ใช่ขนมขบเคี้ยวที่เป็นแป้ง แต่เป็นแผ่นกระจกหรือวัสดุอื่น ๆ ที่นักวิจัยติดโมเลกุลที่มีน้ำตาลเป็นร้อยเป็นพัน ด้วยชิปดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์สามารถเรียนรู้ว่าโปรตีนหรือโมเลกุลอื่นๆ ในตัวอย่างเนื้อเยื่อหรือของเหลวมีปฏิกิริยาอย่างไรกับน้ำตาลตามธรรมชาติ ก่อนหน้านี้ นักชีววิทยาได้สร้างชิปที่มีอาร์เรย์ของโปรตีนหรือสายดีเอ็นเอเพื่อระบุ
Credit : รับจํานํารถ
