核酸適配體在臨床診斷領域中的研究進展

韋保娟 任虹

[摘要] 核酸適配體是一類能夠高靈敏、高特異性地與靶標相結合的寡核普酸序列，包括小分子化合物、細胞膜表面受體、蛋白質、金屬離子等，具有超強的結合能力、低免疫原性、高穩定性等特點，同時能與各種藥物及載體結合，構建多元復合靶向給藥系統，目前已用于腫瘤的靶向治療。本文綜述核酸適配體在臨床診斷領域中的最新研究進展，為腫瘤疾病的靶向治療提供新的干預方向，同時也為核酸適配體更為廣闊的應用提供參考。

[關鍵詞] 核酸適配體；臨床診斷；研究進展

[中圖分類號] R73-3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2016）03（c）-0025-03

[Abstract] Aptamers is a class oligonucleotide sequence combinated with target of high sensitivity and high specificity，including small molecules，cell surface receptors，proteins，metal ions，etc.It has superior binding capacity，low immunogenicity，high stability and other characteristics，and can be combined with a variety of drugs and carriers to construct multiple composite targeted drug delivery system.At present，it has been used in cancer targeted therapy.This paper has reviewed the research progress of aptamers in clinical diagnostic field for the latest，to provide a new direction for the treatment of neoplastic diseases targeted interventions，while also to provide a reference for broader application prospects of aptamers.

[Key words] Aptamers；Clinical diagnosis；Research progress

核酸適配體是一類經過人工進化而篩選出的單鏈寡核苷酸片段，能特異、高親和力地識別靶分子。自核酸適配體被發現以來，人類對于核酸領域有了新的認識，其不僅能夠編碼生命的遺傳信息，還可作為一種新的特異的識別元件[1-2]。當今，有學者已篩選出不同領域靶分子的核酸適配體，上至小分子的環境毒物，下至復雜多變的病原細菌，核酸適配體以其高靈敏性在臨床診斷中發揮著十分重要的作用。本研究通過綜述核酸適配體在臨床診斷領域中的研究進展，以期為發展腫瘤靶向治療的新技術和新藥物提供參考。

1 核酸適配體的特點

適配體作為一種寡合甘酸序列的識別分子，與傳統的抗體比較有其自身的優勢及特點：①高親和性和特異度；②作用的靶分子范圍廣泛，從無機金屬的小分子到生物領域的大分子；③進行篩選所需周期較短，整個過程能夠依賴自動化，簡便快捷；④穩定程度高，降解速度較慢，常溫下可以保存較長時間而不變性；⑤多為小分子，較易通過細胞膜到達細胞內來發揮多功能特性，參與較多反應[3-6]。另外，核酸適配體能夠廣泛作用于細胞膜表面受體、小分子化合物、金屬離子、蛋白質等靶標，結合能力與抗體相近，甚至較抗體強，同時其具有較好的低免疫原性及較高的穩定性等特點，可結合各種藥物及載體構建的多元復合靶向給藥系統，以此來達到靶向治療腫瘤的作用。

2 腫瘤標志物

腫瘤標志物是在腫瘤細胞中有所表達，而在正常細胞中不表達的一種生化分子。通過對某一腫瘤標志物的適配體進行特異篩選，進而發揮其靶向診斷的目的。

2.1 甲胎蛋白（AFP）

有學者采用SELEX技術從隨機單鏈核酸序列庫中篩選出特異性與靶物質高度親和的α-AFP的RNA適配體，該適配體可下調AFP誘導的細胞中原癌基因的表達[7-10]。在AFP相關聯的腫瘤中，此適配體可被用來診斷或治療疾病。AFP-L3本質是一種蛋白，作為AFP的異質體，其分離出的DNA適配子在肝細胞癌診斷中的作用明顯。

2.2 黏蛋白1（Mucin1，MUC1）

MUC1作為Ⅰ型跨膜蛋白的一種多異常表達于腫瘤細胞中。有學者利用MUC1的DNA適配體為載體，構建了DOX-Apt復合物，結果顯示，DOX-Apt復合物不但使機體對乳腺癌細胞系中細胞殺傷力強，正常細胞的存活率也有所提高，安全性較好[11-12]。將MUC1適配體的cDNA等部件組裝到金電極體，可以依靠新的電化學競爭，此時采用電化學溶出法便可對靶細胞進行檢測。研究顯示，兩種特異性核酸適配體如TLSlc、TLS11a能夠各自通過DNA鏈偶聯于電極體表，形成特有的生物界面，此類DNA有些具有柔性結構，有些具有剛性結構，其提高了核酸適配體捕獲腫瘤細胞的效率，減小了界面間的位阻力[13]。當有靶細胞存在時，細胞表面過表達的MUC1能與cDNA競爭性結合適配體，使得cDNA和適配體組成的雙鏈DNA出現變性，在電極端釋放出Apt-Ds復合物。利用QDs上的熒光能夠清晰地看到適配體對靶細胞的識別。

2.3 癌胚抗原（CEA）

CEA作為大腸癌組織代謝的一種糖蛋白，一般提取于結腸腺及胎兒腸，目前已逐漸在其他胃腸道腫瘤的檢測中得到應用。其在正常胚胎的消化管組織及消化系統癌中均可表達[14-15]，所以CEA可被認為是廣譜性的腫瘤標志物。研究報道指出，有學者已篩選出能對人癌胚抗原進行特異性結合的DNA適配體，為腫瘤的診斷指明了一種新的思維方向。

2.4 前列腺特異性抗原（PSA）

正常生理條件下PSA主要存在于前列腺組織中，如果前列腺出現病變，血清中的PSA濃度迅速升高。血清PSA作為前列腺癌早期篩查較為重要的指標，已被廣泛用于前列腺癌的診斷、分期及治療后監測。當有PSA存在時，適配體與PSA結合，使金納米復合物聚集成大粒子，在一定程度上增大了共振光的強度[16]，同時依據共振光散射光譜的分析結果能夠對血液樣本中的PSA進行檢測。

3 細胞因子及其受體

3.1 血管內皮生長因子（VEGF）

VEGF作用于血管內皮細胞，促進腫瘤的血管形成，參與腫瘤的發生、發展過程[17-18]。有學者通過構建高靈敏、高特異度且能夠同時對腫瘤標志物MUC1和VEGF進行檢測的電化學傳感器，當兩者同時表現時，適配體能夠與之相結合，使其長雙鏈發生變化，由此出現電化學信號，且電信號此時是最強[19-20]。

3.2 血小板源生長因子（PDGF）

PDGF作為生長因子家族的一員，過度表達于惡性腫瘤中。Liao等[21]采用PDGF-BB的DNA適配體，將其構建為分子靶標，利用熒光共振來檢測PDGF，靈敏度極高。Dam等[22]將20 mg/kg環磷酰胺與適配體AX102聯合進行機體的給藥，腫瘤細胞的增殖能夠得到很大程度的阻滯，使其降低31%。

3.3 表皮生長因子受體（EGFR）

EGFR是一種帶酪氨酸激酶的活性膜表面受體物質，常異常表達或高表達于惡性腫瘤中。Pu等[23]篩選出了一種高親和力的適配體E07，適配體對野生型的EGFR和缺失突變體EGFRVⅢ產生一定的特異性，降低EGFR自磷酸化的進程。Li等[24]將適配體E07構建于化學修飾的玻璃基質，同時檢測腫瘤細胞的富集進程，進而對外周血中的腫瘤細胞進行有效的檢測，以期實現腫瘤的及早診斷。

3.4 白細胞介素受體

白細胞介素6受體（IL-6R）在各種炎性反應中（與癌癥相關的）關系密切。Yu等[25]篩選IL-6R胞外可溶性位點，能夠得到特異且適宜的RNA適配體。用熒光進行標記適配體AIR3A，結果顯示，適配體AIR3A可以介導細胞吞噬作用的發生，并參與其過程。白細胞介素10受體（IL-10）的RNA適配體RSA1也能很好地阻斷IL-10的信號傳導，限制腫瘤的生長[26]，推測此可能是癌癥治療的新策略。

4 小結

核酸適配體特有的高親和力、高特異度等優勢，使其在腫瘤的診斷中占據至關重要的地位。較抗體而言，核酸適配體較易獲得的優勢使其在腫瘤領域的研究不斷攀升。隨著核酸適配體在腫瘤靶向治療中的廣泛應用，基于細胞的SELEX技術儼然已成為該領域的主要方向，可利用組合療法將siRNA及嵌有化療藥物的核酸適配體共同呈遞來提高藥物療效[27-29]。“激活式核酸適配體探針”概念的提出，不僅為核酸適配體在腫瘤活細胞檢測研究中的應用提供了一種新穎的手段與思路，而且具有極其重要的科學價值及臨床實驗的廣泛前景。目前大部分的研究還在一個較為基礎的階段，將核酸適配體作為藥物用于臨床尚待大樣本、多中心的實驗來驗證其有效性及安全性。核酸適配體介導的靶向給藥系統也會隨著此領域技術的不斷加深及完善，在疾病的治療中發揮至關重要的功用。同時，在醫學、藥學、分子生物學、納米科學、物理化學等領域系統地進行聯合研究，勢必會推動核酸適配體更為廣泛的發展，從而為發展腫瘤靶向治療的新技術提供可靠的參考。

[參考文獻]

[1] Maremanda NG，Roy K，Kanwar RK，et al.Quick chip assay using locked nucleic acid modified epithelial cell adhesion molecule and nucleolin aptamers for the capture of circulating tumor cells[J].Biomicrofluidics，2015，9（5）：054110.

[2] Qin C，Wen W，Zhang X，et al.Visual detection of thrombin using a strip biosensor through aptamer-cleavage reaction with enzyme catalytic amplification[J].Analyst，2015， 140（22）：7710-7717.

[3] Aptekar S，Arora M，Lawrence CL，et al.Selective targeting to glioma with nucleic acid aptamers[J].PLoS One，2015， 10（8）：e0134957.

[4] Wan J，Ye L，Yang X，et al.Cell-SELEX based selection and optimization of DNA aptamers for specific recognition of human cholangiocarcinoma QBC-939 cells[J].Analyst，2015，140（17）：5992-5997.

[5] Sun H，Zu Y.A highlight of recent advances in aptamer technology and its application[J].Molecules，2015，20（7）：11959-11980.

[6] Colucciello M.Current intravitreal pharmacologic therapies for diabetic macular edema[J].Postgrad Med，2015，127（6）：640-653.

[7] Wang D，Li Y，Lin Z，et al.Surface-enhanced electrochemiluminescence of Ru@SiO2 for ultrasensitive detection of carcinoembryonic antigen[J].Anal Chem，2015，87（12）：5966-5972.

[8] Camorani S，Cerchia L.Oligonucleotide aptamers for glioma targeting：an update[J].Cent Nerv Syst Agents Med Chem，2015，15（2）：126-137.

[9] Yu J，Yang L，Liang X，et al.Bare magnetic nanoparticles as fluorescence quenchers for detection of thrombin[J].Analyst，2015，140（12）：4114-4120.

[10] Benedetto G，Hamp TJ，Wesselman PJ，et al.Identification of epithelial ovarian tumor-specific aptamers[J].Nucleic Acid Ther，2015，25（3）：162-172.

[11] Cappi G，Spiga FM，Moncada Y，et al.Label-free detection of tobramycin in serum by transmission-localized surface plasmon resonance[J].Anal Chem，2015，87（10）：5278-5285.

[12] Klufas MA，Chan RV.Intravitreal anti-VEGF therapy as a treatment for retinopathy of prematurity：what we know after 7 years[J].J Pediatr Ophthalmol Strabismus，2015， 52（2）：77-84.

[13] Lao YH，Phua KK，Leong KW.Aptamer nanomedicine for cancer therapeutics：barriers and potential for translation[J].ACS Nano，2015，9（3）：2235-2254.

[14] Jacobson O，Yan X，Niu G，et al.PET imaging of tenascin-C with a radiolabeled single-stranded DNA aptamer[J].J Nucl Med，2015，56（4）：616-621.

[15] Diaz JA，Wrobleski SK，Alvarado CM，et al.P-selectin inhibition therapeutically promotes thrombus resolution and prevents vein wall fibrosis better than enoxaparin and an inhibitor to von Willebrand factor[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，2015，35（4）：829-837.

[16] Santoni M，Scarpelli M，Mazzucchelli R，et al.Targeting prostate-specific membrane antigen for personalized therapies in prostate cancer：morphologic and molecular backgrounds and future promises[J].J Biol Regul Homeost Agents，2014，28（4）：555-563.

[17] Yeh S，Kim SJ，Ho AC，et al.Therapies for macular edema associated with central retinal vein occlusion：a report by the American Academy of Ophthalmology[J].Ophthalmology，2015，122（4）：769-778.

[18] Xiang D，Shigdar S，Qiao G，et al.Nucleic acid aptamer-guided cancer therapeutics and diagnostics：the next generation of cancer medicine[J].Theranostics，2015，5（1）：23-42.

[19] Chen TT，Tian X，Liu CL，et al.Fluorescence activation imaging of cytochrome C released from mitochondria using aptameric nanosensor[J].J Am Chem Soc，2015，137（2）：982-989.

[20] Liu J，Zhang P，Yang X，et al.Aptamer-mediated indirect quantum dot labeling and fluorescent imaging of target proteins in living cells[J].Nanotechnology，2014，25（50）：505502.

[21] Liao J，Liu B，Liu J，et al.Cell-specific aptamers and their conjugation with nanomaterials for targeted drug delivery[J].Expert Opin Drug Deliv，2015，12（3）：493-506.

[22] Dam DH，Culver KS，Kandela I，et al.Biodistribution and in vivo toxicity of aptamer-loaded gold nanostars[J].Nan-omedicine，2015，11（3）：671-679.

[23] Pu Y，Liu Z，Lu Y，et al.Using DNA aptamer probe for immunostaining of cancer frozen tissues[J].Anal Chem，2015，87（3）：1919-1924.

[24] Li H，Mu Y，Qian S，et al.Synthesis of fluorescent dye-doped silica nanoparticles for target-cell-specific delivery and intracellular microRNA imaging[J].Analyst，2015， 140（2）：567-573.

[25] Yu J，Zhang L，Xu X，et al.Quantitative detection of potassium ions and adenosine triphosphate via a nanochannel-based electrochemical platform coupled with G-quadruplex aptamers[J].Anal Chem，2014，86（21）：10741-10748.

[26] Kaur J，Tikoo K.Ets1 identified as a novel molecular target of RNA aptamer selected against metastatic cells for targeted delivery of nano-formulation[J].Oncogene，2015， 34（41）：5216-5228.

[27] Ruff KM，Strobel SA.Ligand binding by the tandem glycine riboswitch depends on aptamer dimerization but not double ligand occupancy[J].RNA，2014，20（11）：1775-1788.

[28] Gopinath SC，Hayashi K，Kumar PK.Aptamer that binds to the gD protein of herpes simplex virus 1 and efficiently inhibits viral entry[J].J Virol，2012，86（12）：6732-6744.

[29] Xiang DX，Shigdar S，Qiao G，et al.Nucleic acid aptamer-guided cancer therapeutics and diagnostics：the next generation of cancer medicine[J].Theranostics，2015，5（1）：23-42.

（收稿日期：2016-01-08 本文編輯：王紅雙）