2026年3月10日，中国科学院上海药物研究所高召兵/夏冰清/文留青研究团队在Journal of the American Chemical Society（《美国化学学会》）上发表了题为"Nanopore-Based Glycan Sequencing via Fragmentation-Reassembly Strategy"（基于碎片拼接策略的纳米孔糖测序）的研究论文，正式报道了研究团队提出的纳米孔糖测序—碎片拼接测序策略（fragmentation–reassembly sequencing strategy），展示了分支聚糖拼接测序的概念验证工作，为复杂聚糖的单分子、自动化结构解析提供了研究范式。

糖分子在生命过程中发挥着重要作用，其结构信息承载着大量生物学功能。然而，糖结构高度异质且具有复杂的分支拓扑，这导致糖结构解析长期以来被认为是糖科学领域最具挑战性的难题之一。纳米孔技术作为一种单分子传感技术，凭借高灵敏度、高精度以及无需标记等优势，为复杂糖序列解析提供了新的技术路径。上海药物所高召兵研究员组建了多学科交叉的“糖测序联合攻关团队”，持续推进基于纳米孔技术的糖测序技术开发。该团队此前首次建立了聚糖的电信号指纹图谱（J.Am.Chem.Soc.，2023，封面文章），实现了对复杂聚糖的单糖分辨率识别，以及对包括异构体在内的多结构差异的综合感知（J.Am.Chem.Soc.，2024，封面文章）。在此基础上，研究团队正式提出了纳米孔糖测序技术的概念，并绘制了纳米糖测序技术路线图，率先提出了三种纳米孔糖测序策略：链测序、水解测序以及拼接测序及其研究思路（Chem.Sci. ，2024）。之后，团队连续完成了三种策略的概念验证工作：链测序策略验证于2024年11月27日公开（bioRxiv, 2024.11.27）；水解测序策略验证于2025年1月2日发表（J.Am.Chem.Soc.，2025）；碎片拼接测序策略的概念验证最早于2025年8月4日发表（bioRxiv , 2025.08.04），正式发表显示了纳米孔糖测序概念验证工作已基本完成。

糖测序碎片拼接策略的核心思想是将复杂分支聚糖先分解为多个结构碎片，再利用纳米孔技术对这些碎片进行自动化、高精度识别，最终通过计算流程对碎片信息进行逻辑整合与拼接，重建完整聚糖序列。该策略遵循“分解—识别—重构”的技术路线，将复杂聚糖测序问题转化为碎片识别与结构拼接问题，并进一步结合纳米孔单分子检测的高精度优势与人工智能算法的高效解析能力，构建出一套基于拼接测序策略的纳米孔聚糖自动化测序流程（图1）。面向复杂样品中聚糖碎片的自动化、高通量识别，研究人员构建了一套机器学习驱动的电信号解析体系。该机器学习模型能够在模拟水解体系中稳定识别出全部目标聚糖碎片，实现对复杂电信号数据的可靠分类，为纳米孔聚糖测序中大规模单分子电信号数据的智能化解析提供了关键技术底座。随后，研究团队将“结构重建”这一步骤从经验推断升级为可计算、可验证的逻辑推演，构建了一个基于集合论的计算拼接框架，用于从聚糖碎片的结构信息中反向重构完整聚糖序列。研究人员进一步将此逻辑重组引擎嵌入自动化拼接测序流程，形成从“信号识别—结构推断—序列重建”的闭环式纳米孔糖拼接测序体系，并以分支型N-聚糖为模型体系进行了概念验证（图2）。该测序结果通过主流的质谱与核磁共振分析得到独立验证，证明了该测序流程的准确性与可重复性。值得注意的是，在结构相似的N-聚糖、不同类型的直链聚糖以及细胞裂解液等三类干扰背景下，该策略仍能从复杂碎片集合中准确重建其整体结构，凸显该拼接测序策略在复杂聚糖结构解析中的广泛应用潜力。

上海药物所研究员夏冰清和博士后姚广大为本文共同第一作者；上海药物所与沈阳药科大学联合培养硕士生范嘉美，上海药物所博士生魏芳瑜，上海药物所硕士生谭鉴灵，上海科技大学与上海药物所联合培养硕士生李平安，为本文共同作者。上海药物所高召兵研究员、文留青研究员、夏冰清研究员，为本文共同通讯作者。本研究获中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、上海市科技重大专项、上海市启明星计划、上海市自然科学基金、中国科学院科研仪器设备研制项目等项目的支持。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c22760

图1. 纳米孔糖测序拼接策略工作流程示意图

图2. 基于拼接测序策略的纳米孔糖测序自动化程序和概念验证