核酸适配体技术与精准医疗.pdf

核酸适配体技术与精准医疗 提 纲 关于核酸适配体 核酸适配体技术与精准医疗 我们团队开展的前期研究和成果 基于核酸适配体技术的心血管精准医学研究思路 1.1 核酸适配体-定义 核酸适配体(Aptamer)是一类具有特异性识别功能的单链结构的寡聚 DNA或RNA ，碱基数一般在 20-100 之间 ，通常又被称为 “化学抗体”。 1.2 核酸适配体-原理 适配体通过自身形成的三维空间结构和靶标物质特异性地结合 ， 两者通过 “假碱基对”的堆积作用、氢键作用、静电作用等实现识别 和结合。适配体一般在体外通过指数级富集配体系统进化技术(SELEX) 筛选得到。 图1. 核酸适配体结合靶标原理示意图 图2. 适配体-孔雀石绿复合物三维结构示意图 图3. SELEX实验原理示意图 1.3 核酸适配体-优势 适配体结合靶标物质的能力可与抗体相媲美以外，适配体的天然属性（本质是 DNA或RNA ）使其相对于抗体具有一系列独特的优势。 适配体及其技术为生物医学界提供了一种新的高效快速识别的研究平台。 经过二十几年的发展，适配体在生物分子检测、临床诊断、新药开发、 靶向治疗等诸多领域都得到了广泛的应用。 Web of science 数据 库显示，以aptamer为关键 词的文献数量从2001年的 73篇迅速增长到2016年的 1571篇。 图4. 适配体论文的发表情况 2.核酸适配体技术与精准医疗 作为抗体的替代，适配体在疾病诊断与治疗方面展现出独特的优 势和诱人的前景。 图5. 适配体在肿瘤诊疗方面的应用 2.1 适配体功能化纳米探针 纳米材料独特的性质和作用，包括尺寸小，比表面积大以及具有各种传感 功能等，适配体功能化纳米材料引起了人们很大的兴趣。 纳米材料很容易通过共价键合或者非共价作用被适配体功能化，旨在提高 检测灵敏度、减少分析时间和増强与目标物结合的特异性。 图6. 适配体功能化纳米探针 2.2 研究成果举例 湖南大学谭蔚泓院士团队研发出一种能向肿瘤细胞靶向输送大量抗癌药物的 DNA“纳米火车” ，相关成果发表于美国 《国家科学院院刊》。 “纳米火车”的 “火车头”由核酸适配体构成 ，可与某种特定癌细胞的膜蛋 白结合 ，为给药系统提供 “方向”和 “动力”;通过分子自组装形成的 DNA结构 则构成了一节一节的高容量 “车厢” ，用于装载抗癌药物分子或其他生物试剂 ， 比如可装载荧光成像试剂 ，对整个过程进行实时监测。 图7 谭蔚泓院士团队的适配体抗癌药物研究 湖南大学王柯敏团队结合裂开型核酸适配体 ，构建了智能 DNA“纳米 医生”用于高对比度、高特异性的活体肿瘤成像以及原位药物释放。无靶肿 瘤细胞情况下 ，DNA“纳米医生”稳定存在 ，荧光和药物均处于失活状态。 当靶肿瘤细胞存在时 ，触角状的两个裂开型核酸适配体片段可高灵敏识别靶 标并发生构象变化 ，导致 DNA“纳米医生”解体 ，即胶囊打开。此时 ，荧光 信号被激活 ，药物同时得以释放。 图8.王柯敏教授团队的适配体靶向给药研究 表2. 核酸适配体临床药物研发案例 药物名称 作用靶点 临床用途 研发阶段 Macugen 血管内皮生长因子 治疗年龄相关性黄斑变性 2004FDA批准 （哌加他尼钠）( VEGF165) REG-1 凝血因子IXa 治疗冠状动脉疾病 临床Ⅱ期试验 AS411