上世纪60年代发展起来的分子生物学在对以核酸和蛋白质为对象的生命现象的理解上已取得了巨大进展，人类基因组计划的完成标志着生命科学研究在上世纪取得 了辉煌成就。然而，目前生命科学还不能完全说明多细胞生物中的一些高层次生命现象，比如受精卵细胞的分裂增殖和有规律的细胞分化机制、分化细胞的合理立体 配制、组织形成机制、组织之间的相互控制机制、多细胞生物细胞群增殖的控制机制等。对这些问题的说明必须从细胞间的识别和调控机制入手，而对细胞表面密布 的糖缀合物——糖链的识别和调节作用研究将是阐明多细胞生物的一些高层次生命现象的关键环节。
糖类的研究已有百年的历史。许多研究成果表明，糖类是生物体内除蛋白质和核酸以外的又一类重要的生物信息分子。糖类研究已经渗透到生命科学的许多领域。在 过去的数年中，各国科学家在糖生物学领域有了许多重大发现，如发现细胞质中有不少组分是糖复合物，并用一些糖脂的单抗和免疫组分的方法检测了糖复合物在听 觉细胞表面的分布，研究了糖复合物和听觉的关系等。另外，对糖链的作用有了新的认识，如糖链在新生肽链折叠过程中的作用、糖链在免疫系统中的作用、糖链在 细胞信号传导中的作用、糖链与微生物感染的关系、糖链与代谢疾病的关系、糖链的化学合成与结构分析等。
最近的研究结果表明，糖复合物表面糖链结构的改变和很多疾病的发生相关。从方法学上看，1975年Milstein等创建的单克隆抗体技术，不仅对免 疫学研究作出了众多贡献，而且也被越来越广泛地应用于糖链的检测和鉴定以及相关疾病的诊断。1985年Feizi发表了题为《应用单克隆抗体确认糖蛋白和 糖脂的糖链是癌发育抗原》的文章。后来在日本出版的《糖工程学》中有一章“糖链的免疫工程”详细介绍了单克隆抗体在糖链和疾病研究中的应用。1997年举 行的第六届研讨会的主要研讨对象是SiaLea单克隆抗体，对一系列单克隆抗体加以比较鉴定，以便能确定它们的相对价值，从中选出适用的单克隆抗体用于胰 腺癌、肝癌和胃肠道癌症的监测。
在生命的不同时期可以出现不同的生物分子，细胞糖链的结构也在生命发育过程中发生变化。1985年，Feizi等首先提出了“糖分化抗原”的概念，即 在发育过程中细胞糖蛋白和糖脂所携带的糖类抗原的改变是通过有序地逐个增加或减少糖残基而完成的。人类大约有40亿～50亿个细胞，这些细胞又组成了许许 多多的细胞集团。每个集团的细胞以不同的方式相互黏附，细胞和基质之间也存在着相互识别和相互作用，集团之间又相互识别、相互作用和相互制约，调节和控制 着高等生物沿着固有的空间轴和时间轴井然有序地发展。在如此复杂的发展过程中所需的极其巨大的“生物信息”，只能由所含信息量比核酸和蛋白质大几个数量级 的糖链分子来承担。
人们早就发现细胞表面存在非常多的糖链，但由于糖链结构的复杂性，使得对糖的研究远远滞后于蛋白质和核酸的研究。随着分析手段的进步和分子生物学、细 胞生物学的发展，近20年来糖链的结构功能研究才成为可能，大量的糖链结构及其生物学功能被揭示，使得糖研究成为生命科学研究中又一新的前沿和热点，也产 生了一门新的学科——糖生物学。糖生物学就是研究糖链结构功能关系的学科。
在多细胞生物的细胞外表面覆盖着一层糖链，通常称为糖被。糖蛋白植根于细胞膜内，伸展出枝干覆盖在细胞表面，微观环境下可谓根深叶茂。其根为穿越细胞 质膜进入胞内的肽段，其干为伸出胞外的肽链，分支出N-糖链(分支数可为2～5)则像树上粗大的树枝，O-糖链是细小的树枝。而糖脂的脂质插入脂双层的外 层，其糖链犹如小草。在细胞表面还包裹着一层作为细胞间质组分的蛋白聚糖。最近发现一些蛋白聚糖也能整合到质膜中。这些不同组成和结构的糖蛋白、糖脂和蛋 白聚糖被统称为糖复合物。在细胞表面形成分支的糖链宛如天线，正是它们在细胞间传递信息。这些糖链参与了细胞间的黏附，例如作为细菌、病毒等病原体的受 体，或是作为激素等信息分子的接受体。
糖组学随着糖生物学而兴起，是生物体基因组学的延续，是后基因组时代阐明基因功能的必由之路。糖组学的内容主要包括对糖链的结构研究和在细胞信号传 递、细胞识别方面的功能分析，从而建立起一套从基因组蛋白组到糖组的研究体系。对糖链的生物学功能的认识将成为破解生命信息的第3种途径。可以预见，随着 糖链在生命活动中的功能和调控机制研究的深入，必将极大地促进功能基因组学和蛋白组学的研究。
作者简介：杜昱光 现任中国科学院大连化学物理研究所天然产物与糖工程研究组组长，中国生物工程学会糖生物工程专业委员会副主任委员
