细胞特异性核酸适配体筛选新策略的研究进展

核酸适配体(aptamer)是在体外采用指数富集的配基系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)从人工合成的随机寡核苷酸文库中筛选得到的一段寡核苷酸序列(RNA或DNA),能折叠成特定的三维空间结构同靶物质进行高特异性与高亲和性的结合。近年来,以全细胞为靶标筛选(cell-SELEX)获得的核酸适配体在疾病相关的领域有很大的应用潜力,尤其在细胞分子的识别、生物标志物的发现等方面,但cell-SELEX的过程复杂、难度大及获得的核酸适配体性能不佳等问题仍然制约着细胞特异性核酸适配体的进一步发展,如何高效地筛选获得核酸适配体是其应用的关键。本文总结了目前在cell-SELEX技术基础上发展起来的新方法、新策略及核酸适配体在肿瘤研究中的应用,望为相关科研人员的研究提供参考。     

人FcγRI特异性核酸适配体的体外筛选及鉴定北大核心CSCD

人中性粒细胞FcγRI(即CD64),Ig G Fc高亲和力受体之一,是早期诊断脓毒血症和系统性细菌感染的一个灵敏和特异的新标志物;目前,采用流式细胞计量术测定,难以在一般实验室开展。本研究旨在应用新型的体外筛选技术——指数富集配基的系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术——从体外合成的随机寡核苷酸文库中筛选人FcγRI的高亲和力和高特异性的核酸适配体(aptamer)。本文以人FcγRI为靶标,将其固定在羧基活化磁珠上,进行SELEX筛选。经过8轮筛选,共获得3个重点研究的单克隆适配体。生物信息学分析结果显示,人FcγRI适配体的模拟二级结构以茎-环和G-四聚体为主,可能是FcγRI与适配体的作用位点,G-T错配常见。流式细胞计量术和荧光显微镜分析显示,筛选出的典型单克隆适配体解离常数(the dissociation constant,Kd)均达到纳摩尔水平,而且适配体只与脓毒血症中性粒细胞结合,具有良好的亲和力和特异性。本研究表明,通过SELEX技术,成功获取了人FcγRI特异性核酸适配体,为以此适配体为分子探针,进一步建立用于脓毒血症早期诊断的新方法奠定了基础。     

双向热循环消减-SELEX方法筛选肝癌血清核酸适配体

肝癌位于我国肿瘤死亡率第2位,生存率较低。目前用于肝癌早期诊断的临床检查及血清肿瘤标志物检测的特异性与敏感性均较低,不能满足肝癌早期诊断和治疗的需要。核酸适配体与靶标分子结合的灵敏度高、特异性强,有巨大的临床诊断和治疗应用前景。本文利用双向热循环消减指数富集的配基系统进化（systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX）技术,分别以肝癌血清和健康人血清为靶标,经过19轮筛选,获得了肝癌血清特异性核酸适配体序列1 000余条,以及健康人血清特异性核酸适配体序列1 000余条,并从中各挑取了1条高丰度适配体序列,分别命名为Tc1和Tn1。采取了50例肝癌病人血清和50例健康人血清,对适配体Tc1和Tn1与靶标血清的结合特异性进行了检测。结果显示,Tc1和Tn1对两种靶标血清的检出率分别为92%和94%。说明Tc1可特异性与肝癌血清结合,Tn1可特异性与健康人血清结合。肝癌血清特异性核酸适配体的筛选获得,将为建立基于核酸适配体的肝癌血清检测新方法奠定基础。     

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。     

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。     

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...     

计算机辅助筛选核酸适配体技术

计算机信息技术已经渗透到我们生活的方方面面,不仅可以辅助药物的筛选,也能够模拟药物的作用.目前已有研究使用计算机辅助技术筛选适配体,对筛选效率的提升和筛选高亲和力的适配体有着重要的指导作用.文中将主要对计算机通过序列评估、结构分析、分子对接3个方面辅助适配体筛选的方法进行综述.     

适配体与病毒性感染诊断及治疗

适配体（Aptamers）是通过指数富集的配体系统进化（systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX）技术,从随机核酸文库中筛选出来的单链寡核苷酸,已在临床医疗及其他领域得到日益广泛的应用.与抗体相比,适配体具有很多优点,如高亲和力、高特异性、分子量小、几乎无免疫排斥反应、结构稳定、易于合成等.可用于适配体筛选的靶标范围非常广,包括有机小分子、蛋白、完整细胞及病毒颗粒等.迅速可靠的病原检测对于病毒性传染病的成功预防和治疗具有重要意义.随着严格筛选和快速分离技术的进步,适配体在病毒感染的检测治疗中显示出巨大的潜力.本文概括介绍了适配体在病毒研究方面的最新应用进展及未来前景.     

全细菌SELEX法筛选粪肠球菌特异性适配体

肠球菌（Enterococcus）是内源性和外源性医院感染的第二大病原菌,检出率仅次于大肠杆菌,从分子水平上发展靶标的高亲和力分子探针对肠球菌的识别和检测具有非常重要的意义。本研究以粪肠球菌为靶标,运用全细菌指数富集的配体系统进化技术（whole-bacteria systematic evolution of ligands by exponential enrichment, whole-bacteria SELEX）,从全长为79个核苷酸包含35个随机碱基序列的单链DNA文库中筛选与靶标高亲和力、高特异性结合的适配体,利用荧光分析法监控筛选过程中不同轮次所得次级文库与粪肠球菌的结合力,经12轮筛选和克隆测序,获得了39条适配体序列。进一步对筛选得到的适配体进行序列比对、二级结构分析、流式细胞分析、解离常数（Kd）测定及特异性验证,最终获得一条与粪肠球菌能特异性结合的适配体Apt 21,其Kd值为549.2 ± 147.4 nmol/L。该适配体可作为粪肠球菌检测的识别元件,为建立基于适配体的新型粪肠球菌检测方法奠定了基础。     

核酸适配体及其在病原微生物学中的应用

核酸适配体指利用指数富集配体系统进化技术筛选出的寡聚核苷酸片段,它可以特异性地识别靶标并与之结合,已经广泛应用于基础研究、临床诊断、纳米技术等。以下综述了适配体在微生物学方面的应用。     

肝脏去唾液酸糖蛋白受体特异性RNA适配子的SELEX筛选与鉴定

目的获得能够特异性高亲和力结合肝脏特异性去唾液酸糖蛋白受体（asialoglycoprotein receptor,ASGPR）的RNA适配子,为开发诊断和治疗肝脏疾病的靶向性试剂和药物奠定基础。方法合成一个长度为115nt含有25个随机序列的单链DNA随机文库,通过体外转录构建出单链RNA适配子随机文库,以肝脏ASGPR大亚基为靶蛋白,采用SELEX（systematic evolution of ligands by exponential enrichment）技术筛选具有高亲和力的AsGPR特异性RNA适配子;通过膜结合测定实验、凝胶阻滞实验鉴定筛选适配子对靶蛋白的特异性和亲和力。结果经过12轮筛选获得了具有高亲和力的肝脏ASGPR特异性RNA适配子。结论成功地筛选出了具有离亲和力的肝脏ASGPR特异性RNA适配子库。     

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。     

综述: 适配子介导的siRNA转运

小分子干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)因能快速抑制哺乳动物特定基因的表达而用于各种疾病的治疗,然而选择合适的载体将siRNA安全有效地转运进入靶细胞仍是制约siRNA应用于临床治疗的重要因素．越来越多的转运载体被开发出来,其中包括针对细胞表面蛋白的适配子(aptamer)．Aptamer是一种能与靶分子高特异性和高亲和结合的寡核苷酸,已经越来越多地用于疾病的诊断和治疗．Aptamer作为载体介导siRNA转运可提高治疗的靶向性并减少副作用,这将为siRNA应用于临床靶向治疗提供一种特异有效的途径．目前,已经发现几种aptamers可以介导siRNA的转运,如anti-PSMA aptamer,anti-HIV gp120 aptamer,anti-CD4 aptamer等．本文将综述aptamer介导siRNA转运的最新研究进展．     

综述与专论: 适配体功能化外泌体在肿瘤靶向治疗中的应用

传统的肿瘤治疗方法因缺乏足够的靶向性而会产生严重的毒副作用。外泌体（exosome）是一种天然的纳米囊泡,参与细胞间的信息传递,并且作为药物递送载体具有出色的性能优势,包括低免疫原性、低毒性和能够穿越天然屏障等特点。然而以外泌体为载体的药物递送系统的靶向能力仍有不足。适配体（aptamer）是一类化学合成的单链核酸分子,具有分子质量小、易于修饰和免疫原性低等特点,可作为亲和性配体与靶向分子特异性结合。通过在外泌体表面修饰适配体,药物可以被精确递送到肿瘤细胞发生部位,从而实现对肿瘤的靶向治疗,提高肿瘤治疗效果,减少毒副作用。本篇综述将重点讨论适配体功能化外泌体药物靶向递送系统在各种肿瘤治疗方面的应用,并对其未来的挑战和机遇进行阐述。     

基于核酸适配体的肿瘤免疫治疗进展

肿瘤免疫治疗是通过调节机体的免疫功能来控制和杀伤肿瘤的一种治疗手段。针对免疫检查点的治疗等一系列临床突破使得肿瘤的免疫治疗受到了广泛重视。目前,抗体治疗和过继性细胞治疗是肿瘤免疫治疗的主要方式,但是这些方法仍具有副作用较强,实体瘤治疗难以实现,治疗费用高昂等缺点。因此改进和发展更加高效、安全、低成本的新技术仍十分必要。适配体是利用指数富集的配体系统进化技术筛选得到的单链寡核苷酸,有核酸"抗体"之称。适配体具有低免疫原性、组织穿透力强、易于化学合成与修饰等优势,且与其靶标的结合具有较好亲和力和特异性,可像抗体一样实现肿瘤的免疫治疗。对适配体在肿瘤免疫治疗相关技术中的新应用作一综述,主要包括基于免疫检查点的抗肿瘤作用、双特异性适配体的肿瘤免疫治疗、适配体靶向递送siRNA的肿瘤免疫治疗和适配体联合抗体的肿瘤免疫治疗等方面。     

基于信号放大技术的适体生物传感器研究进展

信号放大技术因其能实现低浓度分子检测,灵敏度高而在多个研究领域发展非常迅速。而适体作为识别分子已成功应用于多种生物传感器平台,在医疗诊断、环境检测、生化分析中显示出良好的应用前景。近年来,以适体为识别元件的生物传感器越来越受到人们的关注。综述了近3年来基于信号放大技术的适体生物传感器研究新发展。     

Aptamer DNA: A New Type of Thrombin Inhibitors

The formation of complexes between various thrombin preparations and 30-mer aptamer DNA was comparatively studied, and a correlation between the complex formation and the fibrinogen-hydrolyzing activity of thrombin was found. The aptamer DNA was shown to inhibit the formation of fibrin from fibrinogen.     

核酸适配体在靶向药物传递中的研究进展

抗癌药物的毒副作用限制了其临床应用,纳米药物载体可实现药物在病灶部位的聚集而不影响正常组织,从而降低药物毒副作用.在药物载体表面修饰靶向配体,以提高药物载体主动靶向进入到细胞的能力,可有效地将药物释放到靶细胞,大大提高药效.核酸适配体(aptamer)作为一种新型的靶向分子,近几年已被运用到靶向药物传递的研究中.本文介绍了几种适配体靶向载药体系,如适配体-药物、适配体-脂质体、适配体-聚合物胶束、适配体-聚合物纳米颗粒、适配体-金属颗粒以及适配体-支化聚合物等载药体系,并对当前研究的热点以及存在的问题和不足进行了评述.     

A Simple Fluorescent Biosensor for Theophylline Based on its RNA Aptamer

Theophylline is a potent bronchodilator with a narrow therapeutic index. A simple fluorescent biosensor that detects clinically relevant theophylline concentrations has been developed using the well-characterized theophylline binding RNA aptamer. Hybridization of the RNA aptamer to a fluorescently labeled DNA strand (FL-DNA) yields a fluorescent RNA:DNA hybrid that is sensitive to theophylline. The biosensor retains the remarkable selectivity of the RNA aptamer for theophylline over caffeine and is sensitive to 0–2 μM theophylline, well below the clinically relevant concentration (5–20 mg/L or ～10–50 μM). Adding a dabcyl quenching dye to the 3′-terminus of the fluorescently labeled DNA strand yielded a dual-labeled DNA strand (FL-DNA-Q) and increased the dynamic range of this simple biosensor from 1.5-fold to 4-fold.     

Screening and Characterization of a Novel RNA Aptamer That Specifically Binds to Human Prostatic Acid Phosphatase and Human Prostate Cancer Cells

Prostatic acid phosphatase (PAP) expression increases proportionally with prostate cancer progression, making it useful in prognosticating intermediate to high-risk prostate cancers. A novel ligand that can specifically bind to PAP would be very helpful for guiding prostate cancer therapy. RNA aptamers bind to target molecules with high specificity and have key advantages such as low immunogenicity and easy synthesis. Here, human PAP-specific aptamers were screened from a 2′-fluoropyrimidine (FY)-modified RNA library by SELEX. The candidate aptamer families were identified within six rounds followed by analysis of their sequences and PAP-specific binding. A gel shift assay was used to identify PAP binding aptamers and the 6N aptamer specifically bound to PAP with a Kd value of 118 nM. RT-PCR and fluorescence labeling analyses revealed that the 6N aptamer bound to PAP-positive mammalian cells, such as PC-3 and LNCaP. IMR-90 negative control cells did not bind the 6N aptamer. Systematic minimization analyses revealed that 50 nucleotide sequences and their two hairpin structures in the 6N 2′-FY RNA aptamer were equally important for PAP binding. Renewed interest in PAP combined with the versatility of RNA aptamers, including conjugation of anti-cancer drugs and nano-imaging probes, could open up a new route for early theragnosis of prostate cancer.