• 三十而立年,核酸适配体迎来“春天”?
  • 仪器信息网 2019/6/10 11:55:41 加载中...
导读有人说,核酸适配体的“春天”就要到来。
  • 核酸适配体(Aptamer)或核酸适体是一类具有特异性识别功能的单链DNA或者RNA核酸分子,利用指数富集的配体进化技术(SELEX)从特定的寡核苷酸库中筛选出来,能与靶分子特异性结合。

     

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    核酸适配体和蛋白肽链结合的示意图

    图片来源:http://aptamer.icmb.utexas.edu/images/aptamer-rre_rev.jpg

    从1990年第一篇核酸适配体的文章发表,距今已经近30年的时间。最早是由Craig Tuerk 和Larry Gold在Science发表了相关研究成果,预测T4DNA polymerase可作为蛋白质配体,并首次提到SELEX;同一年,Ellington,A.D.和Szostak,J.E.affinity命名aptamer,确认RNA有完整的配体结合位点,预测保守序列区的结合和催化功能;1992年Bock LC、John Toole JJ首次筛选凝血酶ssDNA,ssDNA不存在生理作用,但却具有抑制凝血酶催化纤维蛋白凝结的功能。至今,已经有2000多种靶标被报道。

     

    SELEX.png

    类似“达尔文进化理论”的SELEX

    适配体和抗体

    人们常将核酸适配体和抗体进行比较,是因为两者具有很多相似之处。两者都具有亲和性和特异性,都可与靶向目标特异性结合,并因此特性应用于生物医学领域。

    随着筛选技术研究的发展,越来越多的把分子获得高亲和力的、高特异性的适配体,具有广泛的应用前景,特别是分子识别检查的领域。与成熟的抗体实验相比,目前适配体可以补充抗体性能的不足,但是不能完全取代抗体。

    为什么核酸适配体备受研究人员关注?

    核酸适配体之所以受到广大研究人员的关注,是因为其“可以做抗体不能做的事”。核酸适配体的作用本质是核酸分子折叠形成特定三维结构而与生物靶标高亲和力、高特异性结合,具有与单克隆抗体相似的亲和力与特异性,同时又具有抗体无法媲美优点。

    核酸适配体的优点

    核酸适配体的优点包括:

    亲和力高,特异性强;

    易于制备,可通过化学合成制备、改造与标记,可在体外筛选,可高通量获得;免疫原性和毒性低;

    目标靶范围广,包括离子、小分子、多肽、蛋白质、细胞、组织切片等;

    化学结构稳定,不易受pH、温度等环境因素影响而变性;

    容易修饰,可操作性强。

    以上这些优点使其在生物医学领域具有广阔的应用前景,因此在基础研究及应用研究领域均呈现了快速发展的趋势

    核酸适配体的广泛应用前景

    核酸适配体在分析化学、蛋白质组学、临床医学、药物研发及基因调控等领域已经成为重要的研究工具。

    (1)发现新靶标及生物标记物

    作为亲和分子,用于复杂液相样品中差异分子的鉴定和肿瘤细胞及完整微生物的差异分子鉴定;

    (2) 作为已知靶标的生物探针

    可代替抗体进行免疫组化、ELONA、便携式生物传感器、可视化检测试剂及体内成像等方面的应用,在以上多个方面尤其是便携式生物传感器方面的研究已经取得很大进展;

    (3)适配体药物

    一是本身作为生物技术药物及药物解毒剂,具有脱靶效应优势;二是作为靶向药物的导向分子(Aptamer-guided drug,AGD),用于精准医疗领域。2005年FDA已批准上市了第一个核酸适配体药物,商品名为Macugen;

    (4)蛋白质组学

        在蛋白组学的研究中,用核酸适配体制备成的核酸配基阵列具有抗体芯片和2-D胶不可比拟的优势,成为备受青睐的一项工具。

    核酸适配体面临的问题与挑战

    核酸适配体发展将近30年的时间,但仍有很多问题,阻碍了其实际应用的脚步。

    例如体内表现很差,在血液中易被降解;核酸分子结构太小,肾清除速度快,作为药物时药物动力学性能差;核酸适配体作为核酸分子探针,化学作用力非常有限,增加了不易被结合的靶标分子的时候筛选难度,且灵敏度不够高;利用适配体发现靶标时,缺乏高通量筛选及鉴定的方法;作免疫组化应用时,可用的特异性适配体还较少,临床应用不受认可,亟待推广等等问题。

    有研究人员笑称,研究这么久,却没有成熟的产品,很怕会失业。当然,即便道路长且阻,研究人员也从未放弃,始终积极寻求突破。

    “春天”不远,未来可期

    2019年5月25日,在谭蔚泓院士的支持下,北京核酸适配体交叉技术学会成立,这是核酸适配体研究领域的第一个学术组织,聚集了北京各大高校、科研院所的研究人员,共同致力于核酸适配体的发展。

    有人说,核酸适配体的“春天”就要到来。过去十年,越来越多的科学家积极投身到核酸适配体的研究中来,使得该领域得到了迅猛发展。希望通过科学工作者们辛勤的付出,核酸适配体能够早日实现从基础研究到实际应用的跨越,真正迎来“春天”。

  • 编辑:李兆坤
  • [来源:仪器信息网]
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            最新评论
            • hnteng
            • 2019/6/11 17:26:28
            • 还有很长的路要走。
            • v3108995
            • 2019/6/11 10:30:57
            • 了解一下
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