适配体在癌症诊断与靶向治疗中的研究进展
发布时间：2021-02-12 12:51
核酸适配体是利用体外筛选技术,即指数富集的配体系统进化技术（SELEX）,从核酸分子文库中得到的寡核苷酸片段。其与靶标物有很高的特异性和亲和力,将适配体作为识别单元的生物传感研究以及适配体偶联成像试剂的生物体内外成像研究在临床诊断中有很大的应用前景,此外,适配体靶向癌细胞或组织的治疗方法相比传统化学治疗副作用更小,在临床上也有极大的应用前景。本文综述了适配体目前在癌症诊断和靶向治疗两个方面的研究进展,并分析现阶段存在的问题以及面临的挑战。
【文章来源】：化学通报. 2020,83(11)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图2 双适配体比色法检测癌细胞[20]
此外,大多数生物传感器的研究只针对一种靶标物的检测,不能在一个系统里进行多个目标物的检测,且需要复杂的化学修饰和高昂的测试费用,因此,开发通用型的适配体生物传感器用于多种目标物的检测尤为重要。Zhu等[21]提出了基于DNA/Ag的纳米簇荧光发光系统,用于生物分子(ATP、腺苷和凝血酶)的检测(图1),基于适配体构象变化和荧光激活原理,在目标物存在的情况下,适配体与靶标物结合并发生构象变化形成稳定的双链DNA,与适配体互补的c-DNA序列和信号探针s-DNA序列互补形成双链结构,并引起s-DNA链上Ag纳米簇因靠近c-DNA上的富鸟嘌呤区域而产生荧光信号,该传感系统可检测三种生物分子(ATP、腺苷、凝血酶),并对能与适配体特异性结合的其他小蛋白或生物分子实现高灵敏度和高效的检测。Zhu等[22]通过使用适配体修饰的金纳米颗粒,提出了一种简便、灵敏的连续比色法用于检测腺苷和Cr3+。基于DNA碱基对严格的互补配对原则,腺苷适配体被修饰到功能化的金纳米颗粒表面。适配体与靶标物的特异性结合引起构象变化,结果适配体在与腺苷结合后将聚集的纳米颗粒迅速分解成分散的纳米颗粒,并且粒子之间的距离变化导致溶液颜色由蓝色变为红色。由于11-巯基十一烷酸的羧基与金属离子之间的螯合作用,使分散的纳米颗粒对Cr3+表现出敏感性聚集,溶液颜色由红色变为蓝色。
在适配体-药物系统中,药物直接与适配体通过共价或非共价的方式结合。阿霉素(DOX)是目前研究中应用最广泛的化学治疗药物,其通过阻断细胞DNA复制和转录过程达到抗癌效果。阿霉素可以插入到核酸适配体中,在通过适配体的靶向作用被运送到特定的癌细胞或组织部位发挥作用[40]。Tan等[41]将两条DNA短链与核酸适配体结合,经过杂交和链延长后能形成类似纳米“火车”结构,提供大量的可寻址位点来负载药物,并在核酸适配体的“牵引”下运输到特定部位;核酸适配体末端接上疏水基团后在溶液中便能自组装成胶束结构,抗癌药物被储存在胶束内部并随胶束运输到特定细胞后释放出来。与单独使用阿霉素相比,该药物系统具有更高的治疗效果和更好的生物相容性。随着对适配体结构修饰的研究,之后Zhang等[42]通过将适配体、荧光团和载药位点等功能域整合到DNA树突状大分子中(图3),设计了一种基于适配体的DNA树突状大分子作为抗癌药物载体,并显示出针对癌细胞的选择性细胞毒性。最近,Thelu等[43]提出一种基于适配体修饰和DNA自组装技术而成的物理交联纳米凝胶,该纳米凝胶仅由生物分子组成,包括DNA、蛋白质、生物素作为靶向递送抗癌药物的纳米载体,通过生物素和链霉亲和素之间的特定分子相互识别作用,用于DNA纳米结构的交联。阿霉素被包装在DNA双链结构内,保证了高的包封率,纳米凝胶表面的适配体通过与CCRF-CEM和HeLa细胞系上过表达的PTK7受体之间的特异性相互作用选择性识别CCRF-CEM和HeLa细胞并在细胞内传递。该研究基于生物分子自组装获得的纳米凝胶将给靶向药物治疗提供一种新思路。
本文编号：3030891
【文章来源】：化学通报. 2020,83(11)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图2 双适配体比色法检测癌细胞[20]
此外,大多数生物传感器的研究只针对一种靶标物的检测,不能在一个系统里进行多个目标物的检测,且需要复杂的化学修饰和高昂的测试费用,因此,开发通用型的适配体生物传感器用于多种目标物的检测尤为重要。Zhu等[21]提出了基于DNA/Ag的纳米簇荧光发光系统,用于生物分子(ATP、腺苷和凝血酶)的检测(图1),基于适配体构象变化和荧光激活原理,在目标物存在的情况下,适配体与靶标物结合并发生构象变化形成稳定的双链DNA,与适配体互补的c-DNA序列和信号探针s-DNA序列互补形成双链结构,并引起s-DNA链上Ag纳米簇因靠近c-DNA上的富鸟嘌呤区域而产生荧光信号,该传感系统可检测三种生物分子(ATP、腺苷、凝血酶),并对能与适配体特异性结合的其他小蛋白或生物分子实现高灵敏度和高效的检测。Zhu等[22]通过使用适配体修饰的金纳米颗粒,提出了一种简便、灵敏的连续比色法用于检测腺苷和Cr3+。基于DNA碱基对严格的互补配对原则,腺苷适配体被修饰到功能化的金纳米颗粒表面。适配体与靶标物的特异性结合引起构象变化,结果适配体在与腺苷结合后将聚集的纳米颗粒迅速分解成分散的纳米颗粒,并且粒子之间的距离变化导致溶液颜色由蓝色变为红色。由于11-巯基十一烷酸的羧基与金属离子之间的螯合作用,使分散的纳米颗粒对Cr3+表现出敏感性聚集,溶液颜色由红色变为蓝色。
在适配体-药物系统中,药物直接与适配体通过共价或非共价的方式结合。阿霉素(DOX)是目前研究中应用最广泛的化学治疗药物,其通过阻断细胞DNA复制和转录过程达到抗癌效果。阿霉素可以插入到核酸适配体中,在通过适配体的靶向作用被运送到特定的癌细胞或组织部位发挥作用[40]。Tan等[41]将两条DNA短链与核酸适配体结合,经过杂交和链延长后能形成类似纳米“火车”结构,提供大量的可寻址位点来负载药物,并在核酸适配体的“牵引”下运输到特定部位;核酸适配体末端接上疏水基团后在溶液中便能自组装成胶束结构,抗癌药物被储存在胶束内部并随胶束运输到特定细胞后释放出来。与单独使用阿霉素相比,该药物系统具有更高的治疗效果和更好的生物相容性。随着对适配体结构修饰的研究,之后Zhang等[42]通过将适配体、荧光团和载药位点等功能域整合到DNA树突状大分子中(图3),设计了一种基于适配体的DNA树突状大分子作为抗癌药物载体,并显示出针对癌细胞的选择性细胞毒性。最近,Thelu等[43]提出一种基于适配体修饰和DNA自组装技术而成的物理交联纳米凝胶,该纳米凝胶仅由生物分子组成,包括DNA、蛋白质、生物素作为靶向递送抗癌药物的纳米载体,通过生物素和链霉亲和素之间的特定分子相互识别作用,用于DNA纳米结构的交联。阿霉素被包装在DNA双链结构内,保证了高的包封率,纳米凝胶表面的适配体通过与CCRF-CEM和HeLa细胞系上过表达的PTK7受体之间的特异性相互作用选择性识别CCRF-CEM和HeLa细胞并在细胞内传递。该研究基于生物分子自组装获得的纳米凝胶将给靶向药物治疗提供一种新思路。
本文编号：3030891
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