HIV-1广谱中和抗体筛选技术的研究进展

HIV-1广谱中和抗体(HIV-1 bNAbs)是一类可以中和大多数流行株的抗体。HIV-1 bNAbs的研究可以为抗艾滋病药物提供候选分子和为艾滋病疫苗设计提供指导,是评估艾滋病疫苗效果的重要指标之一。HIV-1 bNAbs可通过传统筛选技术获得,如杂交瘤技术、EBV转化和展示库技术等。近年来,随着单细胞克隆和分选技术的发展,HIV-1 bNAbs的筛选效率和抗体特异性显著提高。多项技术结合的筛选手段和新型筛选技术LIBRA-seq,以及生物信息学辅助的筛选技术将抗体序列和功能信息统一起来,为HIV-1 bNAbs筛选和疫苗设计提供技术支持。除了HIV-1,这些筛选技术和方法也可用于其他病毒bNAbs的筛选,为疫苗设计和抗病毒药物开发提供了有益启示。综述了广泛应用于HIV-1 bNAbs的筛选技术和最新进展,为后续HIV-1或其他病毒bNAbs的筛选提供参考。     

高通量siRNA筛选技术发展与展望

RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术被认为是20世纪生命科学领域最伟大的发现之一,是最具发展前景的生物医药技术和基因功能研究方法。因此,高通量siRNA筛选技术也成为生物学最强有力的研究工具之一。特别是在当今后基因组时代,高通量siRNA筛选技术已经成为揭示复杂信号网络调控、寻找新药物靶点分子等诸多问题的利器。将对这一技术的产生和发展进行回顾,总结描述我们的筛选经验,通过介绍若干典型筛选工作,来梳理高通量筛选技术的发展脉络,最后展望了高通量siRNA筛选技术的发展趋势。     

核糖体展示技术

组合化学在分子生物学中的应用,大大提高了所构建分子文库的容量,而高通量筛选技术对于大容量文库的筛选是至关重要的。核糖体展示技术克服了传统筛选技术库容量小和筛选效率低等缺陷。该技术完全在体外进行,其文库容量不受细胞转染效率的影响,库容量和筛选效率得到很大提高,可与其他技术相组合,在体外分子高效表达和定向进化方面具有广泛的应用前景。该文介绍核糖体展示技术的基本原理、技术特点以及最新研究进展。     

药物靶标配体高通量筛选的亲和质谱技术研究

疾病相关的药物靶标蛋白与小分子化合物的亲和作用研究是当今新药研发的热点领域,基于靶蛋白与配体亲和作用的筛选技术已成为与基于靶蛋白活性高通量筛选技术高度互补的药物先导化合物发现关键技术。本文综述了亲和质谱技术用于筛选和检测指定靶蛋白的小分子配体的基本原理和主要优势,详细介绍了该技术应用于大规模化合物库筛选、分子片段库筛选、天然产物粗提物筛选和蛋白质与胞内代谢物相互作用研究领域的主要进展。     

噬菌体展示文库筛选技术的研究进展

噬菌体展示技术是将编码外源蛋白或多肽的基因片段定向插入到噬菌体的外壳蛋白基因区,使外源蛋白或多肽通过与噬菌体外壳蛋白融合而表达并展示于噬菌体表面,进而筛选表达特异蛋白或多肽的噬菌体,已发展成为生物学后基因组时代一个强有力的实验技术.噬菌体展示文库的筛选是其关键环节.为了提高筛选效率,许多研究者对传统的筛选技术进行了改进,如选择性感染噬菌体、迟延感染性噬菌体、以DNA为基础的筛选方法、亲合力捕获和反复筛选和封闭筛选法等,用于筛选的靶标也越来越具有多样性,使得这一技术有了更加广阔的发展前景.     

文库筛选与分子进化的核糖体展示新方法

利用适当的文库筛选技术快速、简便地从DNA文库、随机肽库、抗体库或其它蛋白文库中筛选生物活性物质是目前分子生物学研究的一个热点.核糖体展示是一种完全离体进行的功能蛋白筛选和进化鉴定的新技术,避免了传统的活体筛选技术的缺陷,使得文库容量增大、分子多样性加强.本文系统地评述了核糖体展示技术在制备ScFv单链抗体方面的应用,包括ScFv单链抗体模板的构建、体外转录与体外翻译、亲和筛选及筛选效率的测定以及分子多样性和体外进化研究,讨论了核糖体展示技术目前的发展动态、存在问题及发展趋势.     

膜片钳阵列技术及其应用于药物筛选的研究进展

离子通道是一类重要的药物作用耙点。膜片钳技术是目前进行离子通道研究和影响离子通道药物研究的最好方法。但膜片钳技术通量低,成为应用该法进行药物筛选的最大障碍。膜片钳阵列技术是在普通膜片钳技术基础上发展起来的高通量技术,包括平面膜片钳阵列技术和微管自动化膜片钳技术,已经在药物筛选中得到应用。本文仅就这2种方法当前的研究进展及其在药物筛选中的应用做简单的介绍。     

综述与专论: 核酸适配体筛选与亲和力评价技术主要研究方向、进展与挑战

核酸适配体是一类具有特异性分子识别能力的单链DNA或者RNA分子,通过指数富集的配体系统进化技术（SELEX）筛选得到。核酸适配体相比抗体具有热稳定性高、便于化学合成与修饰、免疫原性低等优点,在生物分析、生物医学、生物技术等众多领域引起广泛关注。高质量的核酸适配体是应用的基础,然而目前能够满足实际应用的核酸适配体数量还非常有限。如何获得高亲和力、高特异性、高体内稳定性的核酸适配体是核酸适配体领域的技术瓶颈。本文首先简单介绍了SELEX技术的基本原理和核酸库的设计、筛选过程监控、次级文库制备、测序和候选适配体筛选等关键步骤。接着归纳总结了30多年来核酸适配体筛选技术的6个主要研究方向、研究进展和局限性。这6个主要研究方向分别是提高适配体特异性的筛选方法、提高适配体稳定性（抗核酸酶降解能力）的筛选方法、快速筛选方法、复杂靶标适配体筛选方法、小分子靶标适配体筛选方法、提高适配体亲和力的筛选方法。其中快速筛选技术是长期以来持续关注的研究方向,几乎所有物理分离手段都已用于提高SELEX的筛选效率。最近,高效化学反应与SELEX技术的结合为核酸适配体的快速筛选提供了新的策略。本文随后对适合小分子靶标核酸适配体筛选的3类方法进展和存在的问题进行了重点评述。这3类方法分别是基于靶标固定的筛选技术、基于文库固定的筛选技术（捕获-SELEX,Capture-SELEX）和均相筛选技术（氧化石墨烯-SELEX,GO-SELEX）。基于靶标固定的筛选技术尽管存在空间位阻等众多问题,由于其操作的简单性,目前依然应用广泛。近年来Capture-SELEX应用广泛。结合36种靶标适配体的筛选实验条件（文库设计、正筛靶标浓度、负筛靶标的选择和浓度）和所获得的适配体的亲和力（K_D,解离常数,dissociation constant）和特异性,对Capture-SELEX的实验条件与适配体性能的关系进行了讨论。统计数据表明,降低正筛靶标浓度有利于提高适配体的亲和力,但不是必要条件。负筛选是目前提高适配体特异性的主要技术手段,但适配体的特异性还不能满足实际需求。负筛选靶标及其浓度的选择差异很大,而且36种靶标中有20种靶标的适配体筛选没有进行负筛选。如何提高核酸适配体的特异性是目前小分子靶标核酸适配体所面临的难题,急需寻找新的策略。本文还列表归纳了近三年利用GO-SELEX进行的13种小分子靶标的实验条件和所获得的适配体的K_D和特异性。统计数据表明,GO-SELEX比Capture-SELEX所需要的筛选轮数少,两种方法所获得的适配体的亲和力多在纳摩尔每升水平。Capture-SELEX相对较低的筛选效率应该主要由于文库的自解离问题。核酸适配体的亲和力评价是候选核酸适配体结构与性能评价的重要组成部分。常用的核酸适配体亲和力评价技术包括基于分离、基于固定、均相体系三大类十多种方法。假阳性和假阴性是各种评价技术都有可能存在的问题。本文以纳米金比色法和等温热滴定技术为例评述技术进展,讨论导致不同亲和力评价技术结果不一致性问题的根本原因。本文最后对核酸适配体筛选技术、亲和力评价技术和技术的标准化的未来发展趋势进行了展望。     

宏基因组技术在开发未培养环境微生物基因资源中的应用

环境微生物宏基因组是一个巨大的基因资源库,但是仅有0.1%～1%的微生物在现有技术条件下是可培养的,因此致使未培养微生物基因资源的开发利用受到限制.宏基因组技术直接提取环境样品总DNA,避开了微生物分离培养的问题,极大扩展了微生物资源的利用空间,增加了获得新生物活性物质的机会.简要介绍了宏基因组的概念及宏基因组克隆技术的基本操作流程和技术要点,重点阐述了目的基因富集、核酸提取、载体和宿主系统选择、宏基因组文库筛选等"瓶颈"技术的研究进展.目的基因富集技术主要包括稳定同位素探针(SIP)、抑制消减杂交(SSH)和差异显示(DD)等.基因文库筛选分为序列依赖性筛选和非序列依赖性筛选,其中序列依赖性筛选包括特定基因PCR、反转录PCR (RT-PCR)、DNA微阵、亲和捕获等技术;非序列依赖性筛选主要指基于基因表达活性筛选和基因"陷阱"技术等.此外,介绍了一些近年来通过构建宏基因组文库筛选目的基因的应用实例.     

噬菌体展示技术体内筛选的研究进展

噬菌体展示技术体内筛选是直接将噬菌体肽库注射到动物体内,筛选与活体内某些器官或组织有特异结合活性的小肽。噬菌体展示技术的体内筛选在血管靶向肽的筛选、肿瘤组织靶向肽的筛选、免疫反应的研究和相关疾病治疗、监测方面都有广泛的应用前景。