第七节　核酸适配体

从1990年第一篇核酸适配体相关文章发表，距今已有30多年的时间。最早由Craig Tuerk和Larry Gold在Science发表了相关研究成果，预测T4 DNA聚合酶可作为蛋白质配体，并首次提到SELEX；同一年，EllingtonAD和Szostak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2 000多种靶标被报道。

核酸适配体是从一种人工合成的寡核苷酸文库中筛选得到的能与靶分子高亲和性和高特异性结合的单链寡核苷酸，可以是单链DNA（ssDNA），也可以是RNA。它能高亲和性和专一性地与金属离子、有机物、氨基酸、肽段、核酸、蛋白质甚至整个细胞结合。Gold等和Szostak等首次各自独立地建立了寡核苷酸文库，并逐步发展成一种能从文库中筛选出与配体高效、专一性结合的ssDNA或RNA片段的指数富集配体系统进化技术，即配体指数富集系统进化（systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX）技术。

一、核酸适配体的特点

核酸适配体的特点包括：①适配体分子结构：是一种短链DNA或RNA序列；②靶物质结合基础：核酸分子形成的特定三维结构；③适配体对靶分子有特异性和亲和力；④适配体有易修饰性和稳定性。

二、基于核酸适配体的生物医学应用

由于核酸适配体拥有抗体无法比拟的优势，发展核酸适配体筛选技术，以及利用核酸适配体进行分子诊断和生物体内靶向治疗等在生物医学领域具有极其重要的意义。

（一）生物成像

核酸适配体的分子量小、无毒、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。另外，核酸适配体的高专一性和高亲和性使其能准确地靶向靶分子，并且能快速地通过血液循环扩散，所以使用核酸适配体可以增加诊断和分析结果的确定性。

（二）生物标志物的发现

生物标志物是一种可以反映机体变化的分子或细胞水平的内在指标，可以用来进行疾病的筛查和指导医疗。特异性检测恶性肿瘤相关基因和生物标志物是实现癌症早期诊断的一个有效方法。然而，目前肿瘤标志物种类少，特异性和灵敏度不够，无法确切地用于各种癌症的早期诊断。寻找可直接示踪癌症发生和发展过程的生物标志物，并能实现对这些生物标志物高度灵敏的检测，对癌症的早期诊断和治疗具有非常重要的科学意义和临床价值。

（三）毒品检测

Stojanovic等构建了一种针对可卡因检测的核酸适配体传感器。其是在核酸适配体的两端分别标记荧光基团（F）和淬灭基团（D），当样品中存在可卡因时，可卡因与核酸适配体的结合会导致核酸适配体的构型发生变化，这时使荧光基团靠近淬灭基团，荧光淬灭而实现对可卡因的检测。除此之外，还设计了基于核酸适配体的比色探针用于可卡因的检测。核酸适配体与cyanine染料之间的非特异性结合可被可卡因与核酸适配体之间的特异性结合所取代，因此可通过测定染料分子在特定波长的吸光度变化计算可卡因浓度。

（四）抗病毒

迄今为止，已经通过SELEX筛选得到了逆转录酶、解螺旋酶、核衣壳蛋白和调节因子等多种类型的病毒靶分子的适配体，这些核酸适配体均可用于抗病毒治疗。经过多种病毒的研究，发现核酸适配体不仅能够识别和结合到病毒的特定部位，还可以作为功能阻断剂直接影响病毒复制和翻译的特定步骤，从而中断疾病的发生；也可以特异性地识别被病毒感染的细胞，从而用于诊断。