寡核苷具有專一識(shí)別性,能與包括離子、整個(gè)細(xì)胞,、毒素、低分子量配體,、多肽類與蛋白質(zhì)等多種類的功能目標(biāo)物結(jié)合,。由于寡核苷順序具有比其他已知“互補(bǔ)順序”與目標(biāo)物更強(qiáng)、更專一的結(jié)合力,,這一特性使得寡核苷為基礎(chǔ)的測(cè)定技術(shù)可用于各種新領(lǐng)域,,如醫(yī)療、化學(xué)分離技術(shù)以及生物傳感器等等,。近年來,,國外醫(yī)藥業(yè)界和臨床醫(yī)學(xué)界對(duì)寡核苷的應(yīng)用前景產(chǎn)生了濃厚的興趣,與之相關(guān)的各種研究也取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展,。
■新藥研發(fā)
在上世紀(jì)90年代中,,美國科學(xué)家曾試圖將寡核苷配體用于醫(yī)療。這種人工合成的核苷由于具有極高的蛋白質(zhì)親和力故能阻滯體內(nèi)的受體,,抑制蛋白質(zhì)活動(dòng),,它們成為當(dāng)時(shí)不少醫(yī)藥研發(fā)機(jī)構(gòu)篩選新藥時(shí)的目標(biāo)。
寡核苷配體具有分子量小,、半衰期短,、低生產(chǎn)成本、良好的生物相容性和與體內(nèi)抗體無交叉反應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn),,故具有廣泛的醫(yī)療應(yīng)用前景,。但問題在于人的血液中存在有大量的“核苷酶”,如若直接將寡核苷配體加工成制劑,,它進(jìn)入人體后,,很快就會(huì)因核苷酶的分解而失活。為避免這一結(jié)果,,最好的辦法是將寡核苷配體進(jìn)行化學(xué)修飾,,如將天然右旋型寡核苷加工成左旋型寡核苷。這樣一來,,人體內(nèi)的核苷酶就無法識(shí)別并分解人工合成的寡核苷配體類制劑,。
美國一公司在幾年前已開發(fā)上市了一種寡核苷配體類新藥Macugen,。它能用于治療老年人群常見的一種棘手眼病——視網(wǎng)膜黃斑退化癥,。這種眼病的發(fā)生與視網(wǎng)膜毛細(xì)血管的異常生長有關(guān)。而新開發(fā)的Macugen能抑制視網(wǎng)膜毛細(xì)血管的過度生長,,因此能防止視網(wǎng)膜黃斑退化和視力下降,。美國食品藥品管理局(FDA)去年已正式批準(zhǔn)Macigem作為老年性視網(wǎng)膜黃斑退化癥的治療劑,。由Gilead公司開發(fā)的ARC183是另一種具有治療作用的寡核苷配體類新藥。它是一種抗凝血酶藥物,,臨床上可用于治療血栓病和預(yù)防血液凝固,。此藥現(xiàn)已順利通過Ⅰ期臨床試驗(yàn)。
據(jù)最新報(bào)道,,美國一公司正在研制一種專門用于抑制乙肝病毒促使體內(nèi)釋放腸促胰腺液”(一種多聚蛋白質(zhì))的新型寡核苷配體類藥物,。而由乙肝病毒引起的腸促胰腺液能導(dǎo)致病人發(fā)生危險(xiǎn)的溶血癥。
■分離化學(xué)
由于寡核苷有很強(qiáng)的結(jié)合力和專一性,,故它在分離化學(xué)方面亦有良好應(yīng)用前,,如從復(fù)雜的混合物中提取分離出目標(biāo)物質(zhì)等等。雖然抗體也有極強(qiáng)親和力,,可用作靜止相的受體分子,,但抗體在色層法中的應(yīng)用受到一定限制。寡核苷配體由于能克服抗體的上述缺陷,,所以可用于“親和色譜法”中,。例如,腺苷及其衍生物利用以靜止相為載體的寡核苷配體可加以純化,。同樣原理,,以靜止相為載體的寡核苷配體還可用于分離出手性氨基酸或多環(huán)芳香烴類化合物。這類例子不勝枚舉,。
■新型生物傳感器
寡核苷配體另一用途是作為“生物識(shí)別元件”,,用于生物傳感器用途。所謂生物傳感器”,,系指能選擇性地測(cè)定一種“被分析物”并借助物理傳導(dǎo)方法產(chǎn)生一種生物類產(chǎn)品的可測(cè)出的相應(yīng)信號(hào),。生物傳感器的分析目標(biāo)并非只限于生物制品一種。實(shí)際上任何化學(xué)“被分析物”均可用生物傳感器進(jìn)行測(cè)定,。“寡核苷配體傳感器”就是一種使用寡核苷配體作為生物識(shí)別元件的新穎傳感器,。上世紀(jì)90年代末,首個(gè)寡核苷配體生物傳感器才剛剛問世,。
過去10年來,,西方學(xué)者發(fā)表了眾多的有關(guān)寡核苷配體生物傳感器的研究文獻(xiàn)。這些寡核苷配體生物傳感器通常使用熒光標(biāo)記,。例如,,測(cè)定L-腺苷可用“消散波引導(dǎo)熒光技術(shù)”;測(cè)定凝血酶可用“寡核苷配體-熒光驟冷對(duì)”,。目前寡核苷配體已被成功用于多種檢測(cè)技術(shù)中,。如“石英晶體微平衡”(QCM)與“表面等離子振子共振”(SPR)是兩種被廣泛應(yīng)用的傳導(dǎo)和測(cè)定非標(biāo)記寡核苷配體的技術(shù)。測(cè)定一種無標(biāo)記蛋白質(zhì)的方法是利用“微織懸臂傳感器”,,其作用是:作為TaqDNA多聚酶的受體與寡核苷配體反應(yīng),。至于寡核苷配體與免疫球蛋白E(IgE)之間的專一反應(yīng)可通過原子力顯微鏡法加以測(cè)定,。此外,測(cè)定凝血酶與艾滋病毒(HIV)逆多肽可使用表面聲波生物傳感器排列偶合寡核苷配體,。
最近,,美國又開發(fā)出兩種寡核苷配體傳感器。例如,,一種由兩種寡核苷配體組成的“三明治構(gòu)型”可作為新型生物傳感器并用“阻抗光譜法”來測(cè)定寡核苷與IgE的敏感反應(yīng),。由于寡核苷分子能產(chǎn)生可測(cè)定的對(duì)應(yīng)于被分析物信號(hào)變化,故寡核苷配體可作為電化學(xué)法的“信號(hào)燈”,。這方面的新成功應(yīng)用實(shí)例是,,一種用“二茂鐵”標(biāo)記的寡核苷配體信號(hào)燈生物傳感器可用于測(cè)定凝血酶,而另一種以電化學(xué)寡核苷配體為主要成分的“信號(hào)燈”可用于檢測(cè)血樣(或其他物體)中的可卡因成分,。
新型寡核苷配體的開發(fā)成功為人們提供了更為有效的鑒別方法與生產(chǎn)技術(shù)(如SELEX等等),、便捷的化學(xué)合成法(如在分析支持下的直接自動(dòng)合成)、高密度固相化,、測(cè)定一切毒物以及在非生理?xiàng)l件下的穩(wěn)定性等等,。然而,寡核苷配體圖集首先應(yīng)與抗體相匹配,。其次,,在采用寡核苷配體作為原材料之前必須先行確定開發(fā)最優(yōu)化和確定障礙的分析方法。
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寡核苷配體(Aptamer)系一種小分子人工合成寡核苷類化合物(oligonucleotides),,通常由40~100個(gè)氨基酸分子所組成,。
寡核苷配體是美國3個(gè)不同的科研小組在1990年研究脫氧核糖核酸的酶活力時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)。他們?cè)谠嚬苤蟹蛛x具有酶功能的核糖核酸時(shí),,偶然發(fā)現(xiàn)了一種無規(guī)則分布的8個(gè)核苷酸順序,。他們發(fā)明的“指數(shù)富集法配體進(jìn)化系統(tǒng)(SELEX)”為一種新穎寡核苷配體生產(chǎn)技術(shù),該項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)已獲得美國專利,。利用SELEX方法能順利鑒定大多數(shù)可作為酶使用的選擇性寡核苷配體,。
此后不久,美國馬薩諸塞州總醫(yī)院的研究人員宣布說,,他們發(fā)現(xiàn)了100種無規(guī)則分布的寡核苷,,它們與業(yè)已確認(rèn)的寡核苷完全不同。新發(fā)現(xiàn)的寡核苷之中有不少有可能成為新的“寡核苷配體”,。上述新發(fā)現(xiàn)震動(dòng)了全球化學(xué)界,。