核酸适配子在临床研究中的进展

1、核酸适配子在临床研究中的进展彭艳冯茂辉谢伟自 1990 年，Tuerk 和 Ellington 用指数富集的配体系统进化 （systematic evolution 01 ligands by exponential enrichment . SELEX）技术分别筛选出能与 T4DNA聚合酶和有机染料特异结合的 随机寡核苷酸后，用于筛选的靶物质越来越广，从核酸蛋白扩展到小分子有机物，以及完整的细胞病毒等。其在基础研究、临床研究及药物开发中的应用也不断增加。本文对核酸适配子及其在临床诊断和治疗的应用作一综述。一适配子及其特点适配子是通过SELEX技术从体外人工合成的大容量单链随机寡核苷酸文库中经

2、过多轮 筛选和富集获得的，能与靶分子高亲和力和高特异性结合的寡聚核苷酸。它能与一系 列靶物质特异地结合，其亲和力和特异性能与抗体媲美，甚至优于抗体，且具备抗体所不具备的一些优点，如核酸适配子的分子量小、制备简单、生产不依赖于动物、成本低、易重 复、毒性低、无免疫源性，即使针对有毒物质也可以筛选出其相应的适配子适配子在实际应用中也具有许多优点：（1）高亲和力和高特异性： 适配子的解离常数（kd）一般在纳摩尔到皮摩尔，能够区分一个羟基或甲基的区别，其亲和力和特异性是别的配基无法比拟的；（2）靶分子范围广：从理论上说，只要核苷酸库中的系列有足够的多样性，就可 以通过SELEX技术筛选出相应的适配子。

3、酶等较大的蛋白质分子、金属离子、有机染料、 核苷、多肽等小分子物质以及完整的细胞和病毒颗粒和细菌孢子都可以是其靶分子；（3）体外筛选易人工合成：随着SELEX技术的不断完善，适配子的筛选周期越来越短；人工合成的适配子纯度高，有极佳的准确性和重复性，几乎消除了制备的批间误差；（4）易修饰性：适配子为寡聚核苷酸片段，可以在保持其原有的生物学活性的基础上进行精确的位点修饰， 它可以被荧光染料、放射性同位素、生物素标记、细胞毒素和药物等连接，提高了其在临床 诊断和治疗中的应用。（5）分子量小，稳定性好，对环境温度不敏感，易保存。适配子比抗 体的分子小，易通过细胞膜进入细胞内，能更方便地检测细胞内的靶分

4、子；经过修饰的适配子稳定性好，在体内的半衰期长，利于体内诊断和治疗；适配子变性和复性可逆且速度快， 可以反复使用、长期保存和室温运输。二、适配子在临床诊断中的应用 适配子感受器在诊断发展方面具有许多优点，其作为生物组分在诊断应用中提供了许多有利因素，例如未经修饰适配子具有易再生的特点，另外，适配子的易标记性使其在诊断中更具灵活性。如今的许多临床诊断技术仍然依赖于免疫学技术如酶联免疫吸附试验。除了这些 经典的检测外，可以利用核酸适配子检测蛋白、细胞及分子成像，具有良好的敏感性和特 异性。1. 相关蛋白的检测：表皮生长因子受体（epidermalgrowth factor receptor , E

5、GFR蛋白由28个外显子编码的跨膜蛋白组成，是erB酪氨酸激酶受体家族中的一员，其与肿瘤的发生、发展有明显的相关性。“等 筛选出抗一 EGFR适配子，其经金纳米微粒 （GNPs）修饰后可以特异地、定量地检测到细胞中的EGFR蛋白。Fang等在血小板源性生长因子（platelet derived growth factor , PDGF）B链的核酸适配子两端分别连接荧光基团和荧光淬灭基团，在肿瘤细胞培养上清液中成功地检测到皮摩尔水平浓度的PDGF而且能够准确地分辨出PDGF分子的三种二聚体，显示出高度的选择性、敏感性及简便易行性。2. 细胞检测：核酸适配子能够特异地结合细胞表面标记物，已被用于开

6、发多效价抗体类似物和流式细胞仪分析。Zhang等 筛选出的荧光标记的特异结合人CD30蛋白的RNA适配子，通过流式细胞术检测后结果显示：低浓度 （0 . 3 nM）适配子就能特异地、敏感地检测到 表达CD30的淋巴细胞，与临床公认的诊断探针-抗体探针效果一样， 从而认为该适配子可取代抗体作为检测表达 CD30淋巴细胞的探针。GNPS标记的适配子除具有适配子高选择性及高 亲和力等本身特性外，同时也具有GNPs的光谱优势，因而可以敏感地检测出靶细胞。Medley 等将特异结合人急性淋巴细胞白血病细胞(CCRF-CEM cell)的适配子与GNPs结合，成功地检测出CCRCEM细胞。适配子-金纳米比

7、色分析法可以灵敏地辨别靶细胞和对照细胞， 检测出靶细胞，可成为诊断疾病强有力的工具。3分子成像：核酸适配子的分子量小、组织渗透性好、血浆清除率高、信噪比高、成像效 果好，特别适合作为非侵入性诊断成像试剂。跨膜糖蛋白MUC一 1高表达于恶性上皮细胞，已被认为是肿瘤标记物之一。Pieve等用Tc标记抗MUC一 1适配子用于乳腺癌裸鼠模型成像分析，发现放射性同位素 Tc标记的适配子具有较高的摄取率和清除率，对恶性上皮肿瘤 具有诊断应用价值。Kim等将GNPS结合到抗前列腺特异性膜抗原(PSMA)适配子上用于计算机断层(CT)扫描，结果显示GNPS能够增强CT成像。Hwang等成功地把核仁蛋白适配子

8、AS1411 和用荧光素标记的钴一铁纳米颗粒结合起来用于肿瘤的影像学诊断。三、适配子在临床治疗中的应用适配子在临床治疗中的应用方式和单克隆抗体大致相同。与单克隆抗体的生产方法不一样的是适配子在体外筛选不需要生物体，生产过程中可以很好地控制各种反应条件。另外相对于其他寡核苷酸，适配子具有独特的优势，例如，反义寡核苷酸或者 siRNA的治疗靶标在细胞内，而适配子的治疗靶标可以在细胞内、细胞外或者细胞表面。1 .抑制性核酸适配子：血管内皮生长因子(vascular endothelialgrowth factor, VEGF)在肿瘤的发生、发展和转移过程中起重要作用，其促进实体肿瘤血管形成，与恶性肿

9、瘤血行转移等临床病理因素相关。目前，抑制血管生成为抗癌药的主要靶标之一，故抗VEGF适配子具有治疗实体瘤的潜能。有研究表明PDGF-B的适配子在动物模型中可以降低与血管生成相关疾病的发生、发展。Mi等 筛选的OP R3RNA适配子不仅在体外能抑制 MDA- MB-23I细胞的黏附、浸润及转移，在动物模型体内也可以抑制肿块的生长。2. 可调控核酸适配子：在临床应用中，药物快速降解能够减少其对身体的毒害作用。未经修饰的适配子半衰期短，在血浆中能够快速清除。REG 1是第一个被称为可调控的核酸适配子，由凝血酶因子 IXa的RNA适配子(RBO06)和与RB006相互补的单链 RNA寡聚核苷酸 (RB

10、007)构成。通过RB006与RB007相互竞争使 REG-1结构发生改变从而抑制凝血酶因子 IXa，达到抗凝的作用。目前，REG 1已经进入I期和n期的临床试验 ，I a期I b期临床试验分别对未患心血管疾病和患心血管疾病的患者进行抗凝治疗，未发现毒性反应”。丨c期临床试验显示不同剂量的REG-1具有不同的抗凝作用3. 多价体核酸适配子：抗体的低聚反应能够增加抗体的亲和力，活化感受受体，从而提高效力。Shi等 首次用抗果蝇 B52适配子证实适配子的多聚体可以增加其亲和力。SantulliMarotto等筛选的细胞毒性 T淋巴细胞相关抗原-4(CTLA-4)是第一个有治疗潜能的多效价 适配子。

11、该适配子的四聚体结构能调控体内的免疫功能，应用于免疫治疗，有望成为高效的抗肿瘤药物。4. 运输工具核酸适配子：已有研究表明，将siRNA连接到适配子上并特异性地运输siRNA到其靶细胞上能够达到治疗的目的。另外，适配子同样可以靶向运输毒素、放射性同位素和化疗药物。特别是在运输治疗药物时比非靶向治疗更具优势。首先，靶向运输将减少对正常组织或细胞的毒副作用。其次，靶向运输药物可以显著减少有效治疗量。McNamara等首次在动物模型中用 PSMA适配子来靶向运输针对 Plk 一 1和Bcl 一 2的siRNA治疗前列腺癌，结果发现：运输siRNA的适配子能够促使细胞凋亡，使得表达PSMA勺细胞和组织

12、退化，而对不表达PSMA勺细胞和组织无影响。Bagalkot等将阿霉素直接连接到 PMSA适配子A10上 用以运输到细胞内，可以促进表达PSMA的细胞凋亡。Dhar等同样用适配子精确地将顺靶向运输到前列腺癌细胞中。Zhou等 将HIVgpl20适配子一 siRNA嵌合体用于感染 HIV的细胞，发现能同时通过适配子和 siRNA抑制艾滋病病毒复制， 将该适配子结合到 HIVgpl60上, 同样也可以抑制 HtV-1复制，降低传染性。Hua ng等 将阿霉素连接到 PTK7适配子sgc8c上, 发现阿霉素一适配子复合体对高表达目的蛋白的细胞选择性高，提高了化疗疗效。四、展望随着组织切片 SELEX

13、、复合靶SELEX、基因组SELEXLIj 、活细胞SELEX等多种技术形式 的出现，核酸适配子的应用前景也将更加广泛。核酸适配子作为目前已用于化学制药的核苷酸分子之一，具有很多优越性，对于疾病诊断和发病机制的基础科学研究也有显著的优势。适配子同样也可以取代抗体用于免疫组化和酶联免疫吸附实验来分析组织和血液样本。虽然适配子应用于临床相对较新，特别是用于体内成像诊断方面还存在一些问题，但其优点及其相关研究意味着其将具有更广阔的临床应用前景。参考文献1 BaldrichE ， RestrepoA ， O SullivanCK . Aptasensordevelopment : elucidatio

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