核酸适配体在三阴性乳腺癌诊疗中的研究进展*

乳腺癌是女性高发恶性肿瘤,三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer, TNBC)恶性程度极高,且发病机制复杂,是乳腺癌分型中预后最差的类型,但目前其早期筛查和诊断的敏感度仍处在较低水平。因此,亟须通过应用具有高度特异性的肿瘤标志物分子探针,实现其早期诊断和治疗。核酸适配体是在人工合成的随机单链核酸序列文库中,通过指数富集的配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)筛选获得的寡核苷酸序列。高效的分子识别能力使其成为最具潜力的生物靶向分子,在肿瘤诊断及治疗中具有广阔的应用前景。目前,通过筛选已获得了多种靶向TNBC细胞的核酸适配体。重点综述基于SELEX及其衍生技术筛选TNBC相关核酸适配体的新进展,以及核酸适配体在TNBC诊断和治疗中的应用,为相关研究提供参考。     

细胞SELEX技术用于胰腺癌细胞特异性适配体的筛选及鉴定

细胞SELEX是目前常用的筛选细胞特异性适配体的技术。胰腺癌细胞特异性适配体在胰腺癌的诊断和治疗中有巨大的应用潜力。本研究拟通过该技术获得特异性识别胰腺癌PANC-1细胞的适配体,并对所筛选的适配体进行功能鉴定。本研究以胰腺癌PANC-1细胞为正筛细胞,正常胰腺导管上皮细胞HPDE6-C7为负筛细胞,通过磁珠法细胞SELEX技术进行筛选。经过12轮筛选,对筛选文库进行PCR扩增、质粒转染、单克隆挑选及测序,获得2条适配体Apt-5和Apt-12。流式细胞术检测发现,适配体Apt-5和Apt-12可特异性识别PANC-1细胞,其Kd值分别为8.27±2.10 nmol/L和8.88±2.51 nmol/L,Kd值均处于纳摩尔级别。通过RNA结构预测,2条适配体的二级结构均为茎-环结构。细胞免疫荧光验证了适配体的结合部位为细胞膜表面。本研究表明,通过磁珠法细胞SELEX技术,成功获得可特异性识别胰腺癌PANC-1细胞的适配体。该适配体有望成为胰腺癌诊断和治疗中的特异性分子靶向剂。     

胰腺癌发病的分子机制和诊断

胰腺癌是高度恶性肿瘤,起病隐匿,早期诊断困难,临床疗效差,是预后最差的恶性肿瘤之一。目前临床上尚缺乏有效的非 创伤早期筛查手段,多数患者确诊时已失去手术切除的机会。因此探讨胰腺癌发病的分子机制,特别是寻找在胰腺癌组织中高度 特异性表达的基因,对于胰腺癌的早期诊断和治疗具有重要的意义。本文就胰腺癌发病的分子机制和早期诊断进行综述。     

以完整细胞为靶子的SELEX技术研究进展

指数富集的配体系统进化（SELEX）是一种从大容量寡核苷酸文库中经反复分离扩增步骤得到针对靶分子的高亲和力、高特异性核酸配基——适配体的体外筛选技术。自1990年以来,SELEX技术得到了迅猛发展,筛选的靶分子已由最初的单一物质发展到完整的动物细胞、细菌病原体等复杂靶子。以完整细胞为靶子的SELEX技术有其独特的技术优势,可以在筛选细胞上特定靶分子未知的情况下进行筛选,为药物筛选、临床诊断、疾病治疗和基础医学研究等带来了新的思路和方法。随着对适配体研究的深入,尤其是纳米材料与其相结合应用,该技术将在肿瘤诊断治疗及微生物检测领域具有更为广泛的应用前景。     

核酸适配体在胰腺癌中的应用研究进展

胰腺癌(pancreatic adenocarcinoma,PAC)是死亡率最高的癌症之一,实现PAC的早期诊断和早期治疗具有重大意义。核酸适配体(aptamer,Apt)是通过指数富集的配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)筛选得到的具有高亲和性、高特异性识别靶标分子的单链DNA或RNA,被称为化学抗体,其不仅具有类似抗体的特点,同时还有易修饰、生产成本低、无免疫源性、识别范围广等优点,因此在肿瘤诊断和治疗中具有很好的应用前景。目前,已筛选得到的多个识别PAC的核酸适配体被广泛应用在PAC的诊断和靶向治疗中。文中主要综述了与PAC相关的核酸适配体,对这一领域最新的研究进展进行了总结,并对目前存在的问题和挑战进行了深入的讨论。     

Cell-SELEX技术为基础的靶向药物递送系统研究进展

Cell-SELEX技术是在指数富集的配体系统进化(SELEX)技术的基础上,获取能与特定靶细胞结合的适配体的方法。将Cell-SELEX技术获得的适配体与各类药物分子或分子纳米材料等相结合构成复合物,可构建不同的靶向药物递送系统。这类药物递送系统利用适配体的靶向性,将药物分子等特异地递送到相应的靶细胞,从而达到诊断、治疗疾病、提高药物浓度或者降低毒副作用等目的。本文简要介绍了Cell-SELEX技术的发展现状及目前主要的靶向药物递送系统的应用。     

核酸适配体在感染性疾病诊治中的研究进展

临床上，感染性疾病由于诊断不明或诊断时间较长导致严重后果的情况并不罕见。近年来，由于新型病原体感染报道层出不穷，现有病原体出现耐药也十分普遍，导致感染性疾病的诊断和治疗仍是临床上亟待解决的难题。核酸适配体是通过体外反复筛选或指数富集配体系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX)技术筛选出来的一类具有特异性识别能力的寡核苷酸序列，具有靶向结合目标分子的能力，可用于病原体检测和新型治疗性药物的开发。适配体已在感染性疾病诊治中显现良好的应用前景，进一步推进相关研究有望为感染性疾病的诊治提供新的途径。     

核酸适配体结合纳米材料用于肿瘤靶向治疗

核酸适配体(aptamer)是一类由指数富集配体系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术筛选出的RNA和单链DNA寡核苷酸片段。因其非同寻常的分子识别能力及结构特性,核酸适配体已经成为最具有应用前景的生物分子之一,综述了核酸适配体结合不同的纳米材料在肿瘤靶向治疗上的应用。     

综述与专论: 核酸适配体在分子医学中的应用

分子医学着眼于从疾病的分子层面出发,为个性化精准诊疗提供解决方案。然而,在众多疾病的诊疗中由于缺乏有力的分子识别工具,目前从分子水平上理解和研究疾病仍受到制约。核酸适配体是通过指数富集的配体系统进化（SELEX）技术在体外筛选得到的单链寡核苷酸,具有高选择性、高亲和力、易细胞内化、良好的组织渗透和快速的组织积累能力。近年来,由于其易合成、成本低、稳定性高且免疫原性低,核酸适配体作为分子工具应用于疾病的诊疗一体化受到广泛关注。本综述围绕分子医学中的核酸适配体,讨论了核酸适配体在疾病诊断中的应用,包括基于核酸适配体的肿瘤标志物发现、液体活检、分子成像。介绍了核酸适配体在癌症治疗中的应用包括基于核酸适配体的抑制剂、核酸适配体药物偶联物、纳米药物和核酸适配体介导的免疫治疗。最后对核酸适配体在临床诊疗和产业化面临的问题进行了讨论,包括基于应用场景的筛选方法、核酸适配体与靶标复合物结构、亲和力的机制以及核酸适配体在血液循环中的稳定性等方面。     

应用双向热循环消减SELEX技术筛选肺癌血清核酸适配体

肺癌是发病率和死亡率较高的恶性肿瘤。现阶段,用于肺癌早期诊断的血清肿瘤标志物因其特异性与敏感性均较低,严重影响肺癌的临床诊断和治疗。本文用双向热循环消减指数富集的配基进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)技术,筛选肺癌和非癌血清标志物的核酸适配体,建立肺癌的检测方法,提高诊断和治疗效率。实验用环氧基琼脂磁珠为筛选介质,以非癌混合血清、肺癌混合血清作为双向靶标。应用热循环消减SELEX技术,经19轮筛选分别获得非癌和肺癌血清的特异性核酸适配体。通过高通量测序,得到 40条非癌核酸适配体序列和 41条肺癌核酸适配体序列。从肺癌与非癌血清特异性核酸适配体序列中分别挑选出高丰度的 4条序列,合成后制成检测试剂,经临床血清验证,阳性率为 90%。该检测方法检测灵敏度高,为肺癌的早期诊断和治疗提供了新的分子识别元件。     

综述与专论: 核酸适配体在肾癌中的应用

肾癌是泌尿系统最常见的肿瘤之一,发病率呈上升趋势。肾细胞癌作为肾脏肿瘤的主要类型,具有较高的局部浸润和远处转移的频率,约33%~50%的肾细胞癌患者在发现时已发生转移。由于肾细胞癌早期无特异性体征和症状,主要治疗手段是手术切除,对放化疗不敏感,治疗手段有限,因此肾细胞癌的早期诊断能够大大提高肾细胞癌有效治疗的机会,对于肾癌的有效治疗具有十分重要的意义。核酸适配体是通过指数富集的配体系统进化技术（systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX）,从核酸分子文库中得到的寡核苷酸片段,能够选择性地与小分子配体或高亲和力的蛋白质靶标结合,对靶分子或细胞具有较高的亲和力和特异性,目前已广泛应用于肿瘤影像学诊断及靶向治疗中。本文主要综述了与肾癌相关的核酸适配体,并对于适配体在肾癌诊疗中的应用进行了总结和讨论。     

Molecular Recognition of Human Liver Cancer Cells Using DNA Aptamers Generated via Cell-SELEX

Most clinical cases of liver cancer cannot be diagnosed until they have evolved to an advanced stage, thus resulting in high mortality. It is well recognized that the implementation of early detection methods and the development of targeted therapies for liver cancer are essential to reducing the high mortality rates associated with this disease. To achieve these goals, molecular probes capable of recognizing liver cancer cell-specific targets are needed. Here we describe a panel of aptamers able to distinguish hepatocarcinoma from normal liver cells. The aptamers, which were selected by cell-based SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment), have Kd values in the range of 64-349 nM toward the target human hepatoma cell HepG2, and also recognize ovarian cancer cells and lung adenocarcinoma. The proteinase treatment experiment indicated that all aptamers could recognize target HepG2 cells through surface proteins. This outcome suggested that these aptamers could be used as potential probes for further research in cancer studies, such as developing early detection assays, targeted therapies, and imaging agents, as well as for the investigation of common membrane proteins in these distinguishable cancers.     

适配体在肿瘤治疗方面的应用

适配体（aptamer）是一种可通过指数富集配体系统进化（systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX）技术获得的寡聚核苷酸序列,在药物递送、肿瘤诊断及治疗方面有良好的应用前景。本文从适配体的性质、制备等方面出发,简要综述了其作为载体、靶向因子和分子探针在肿瘤治疗中的作用的研究进展。     

应用双向热循环消减SELEX技术筛选胃癌血清核酸适配体

胃癌是发病率及死亡率均较高的消化道恶性肿瘤之一,严重威胁人类的生命健康。血清肿瘤标志物的检测对提高早期胃癌的检出率,改善胃癌的治疗有重要的意义。核酸适配体以其灵敏度高、靶向性强等优势显示出了较强的临床适用性。本研究以双向热循环消减指数富集式配基系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术为支持,纳米（琼脂）磁珠材料为载体,胃癌血清及正常人血清为筛选靶标,结合高通量测序技术建立了快速高效的核酸适配体筛选方法。经过19轮双向筛选,获得高重复率的胃癌血清特异性核酸适配体序列10条及正常人血清特异性核酸适配体序列8条。将这些序列分别混合并制成检测试剂A、B,结合实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qPCR）技术,对100份临床血清样本进行特异性验证。通过比较分析,建立了快速高效的胃癌血清检测技术。结果显示,核酸适配体G AP1与N AP1的二级结构类似于抗体的“Y”型,且呈茎环状。检测试剂A、B对胃癌及正常人血清的检出率分别为92%和88%。表明本技术可以较准确地筛选得到高特异性和强亲和力的核酸适配体,体现了核酸适配体作为新型肿瘤标志物在临床检测及治疗的应用潜力。     

Advancing Aptamers as Molecular Probes for Cancer Theranostic Applications—The Role of Molecular Dynamics Simulation

Theranostics cover emerging technologies for cell biomarking for disease diagnosis and targeted introduction of drug ingredients to specific malignant sites. Theranostics development has become a significant biomedical research endeavor for effective diagnosis and treatment of diseases, especially cancer. An efficient biomarking and targeted delivery strategy for theranostic applications requires effective molecular coupling of binding ligands with high affinities to specific receptors on the cancer cell surface. Bioaffinity offers a unique mechanism to bind specific target and receptor molecules from a range of non‐targets. The binding efficacy depends on the specificity of the affinity ligand toward the target molecule even at low concentrations. Aptamers are fragments of genetic materials, peptides, or oligonucleotides which possess enhanced specificity in targeting desired cell surface receptor molecules. Aptamer–target binding results from several inter‐molecular interactions including hydrogen bond formation, aromatic stacking of flat moieties, hydrophobic interaction, electrostatic, and van der Waals interactions. Advancements in Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment (SELEX) assay has created the opportunity to artificially generate aptamers that specifically bind to desired cancer and tumor surface receptors with high affinities. This article discusses the potential application of molecular dynamics (MD) simulation to advance aptamer‐mediated receptor targeting in targeted cancer therapy. MD simulation offers real‐time analysis of the molecular drivers of the aptamer‐receptor binding and generate optimal receptor binding conditions for theranostic applications. The article also provides an overview of different cancer types with focus on receptor biomarking and targeted treatment approaches, conventional molecular probes, and aptamers that have been explored for cancer cells targeting.     

核酸适配体在肿瘤免疫治疗中的应用

核酸适配体是指通过指数富集的配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)技术得到的一种可以高特异性、高亲和性识别靶标物质的单链DNA或RNA,可以作为靶向性治疗的分子探针。指数富集的配体系统进化技术即SELEX技术是在体外合成一个随机序列的文库,通过4个步骤孵育、分离、回收、扩增即可获得相对应的核酸适配体。通过几十年的发展,如今SELEX技术已成为一种重要的研究手段。核酸适配体具有稳定性强、分子量小、易进行化学合成和修饰、能特异性结合包括从小分子到细胞等靶标,识别范围广等优点,被广泛应用在肿瘤领域。免疫治疗与传统的肿瘤治疗方式不同,它是增强机体自身免疫系统来达到清除体内肿瘤细胞的一种方式,已被临床证明是治疗多种癌症的有效方法,例如针对免疫检查点CTLA4和PD-L1/PD-1的抗体,临床试验取得了成功,这为肿瘤的治疗带来了新的思路方法。目前,相关的免疫治疗药物已经上市应用于临床治疗,但是通过免疫治疗获益的肿瘤患者相对较少且会产生严重的副作用。核酸适配体与免疫相结合,为肿瘤的治疗提供了一种新的研究思路。本文总结了近年来针对免疫系统筛选获得的核酸适配体及其在肿瘤免疫治疗中的应用。