核酸适配体研究取得新进展

上一篇 / 下一篇  2011-07-13 14:53:15

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  来自中国科学生态环境研究中心,环境化学与生态毒理学国家重点实验室研究人员在之前研究的技术上,发展了一种新的研究思路,获得了核酸适配体研究方面的重要进展,这对理解核酸适配体与靶分子作用的结构基础具有重要意义,并为核酸适配体的修饰和应用提供重要信息。这一研究成果公布在国际著名化学期刊《.美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc)上。

  这一研究由汪海林课题组完成,汪海林研究员主要研究方向是高灵敏生物分析、生物分子相互作用分析与环境污染物的DNA损伤与修复研究。这项研究得到国家973计划、国家自然科学基金、中科院“百人计划”择优项目、中科院重大装备研制项目及环境化学与生态毒理学国家重点实验室基金等的支持。

  核酸适配体(又称Aptamer)是一类经过人工进化筛选出的单链寡核苷酸片段,可特异性、高亲和力识别靶分子。上世纪九十年代初核酸适配体的发现让人们意识到,核酸不仅可以编码生命的遗传信息,而且也可以作为新的特异性识别元件和功能材料。现在人们已筛选出各式各样靶分子的核酸适配体,包括从小分子的环境毒物到极其复杂的病原细菌和癌细胞。核酸适配体已在高灵敏分析、疾病诊断和癌症治疗等方面显示出重要的应用前景。虽然核酸的亲和识别特性已经发现二十年,但是由于分析手段的限制人们对这种特性的来源与化学基础的理解极为有限。

  汪海林课题组根据他们提出的“荧光标记的基团与生物大分子的近距离作用可显著增强荧光偏振响应”新机理,发展了一种新的研究思路:通过选择性地标记核酸适配体中单个核苷酸,比较标记的核酸适配体与靶分子(蛋白质)结合前后荧光偏振响应的变化,可以鉴定与靶分子作用的近距离位点(荧光偏振响应高)和远距离位点(荧光偏振响应低)。

  其实验室研制的高灵敏毛细管电泳-激光诱导荧光偏振装置为这项研究工作的开展提供了技术手段。这一研究结果对理解核酸适配体与靶分子作用的结构基础具有重要意义,并为核酸适配体的修饰和应用提供重要信息。

  除此之外,近期湖南大学的王柯敏教授研究组也获得了核酸适配体研究的新成果:首次提出了基于细胞膜蛋白触发构型变化的“激活式核酸适配体探针”概念,设计合成了一种针对肿瘤细胞特异性表达蛋白的发夹型激活式核酸适配体探针,显著提高肿瘤细胞成像反差、缩短检测时间,成功用于裸鼠肿瘤活体实时荧光成像。

  研究人员提出了“激活式核酸适配体探针”的概念,以人类急性白血病细胞CCRF-CEM 细胞的核酸适配体为模型,构建了针对CCRF-CEM细胞膜表面肿瘤标志性蛋白的激活式核酸适配体探针,不仅成功实现了缓冲液和血清体系中CCRF- CEM细胞的快速、灵敏、特异检测以及活体内CCRF-CEM肿瘤的高对比度和特异性诊断成像,而且与传统“always on”单荧光标记核酸适配体探针相比,成像反差显著提高,检测时间也由原来的数小时缩短至十几分钟。该研究不仅为核酸适配体在肿瘤活细胞检测和活体成像研究中的应用提供了全新的手段和思路,而且为肿瘤活体荧光分子成像领域开发了一类具有普遍适用潜力的激活式分子探针,具有重要的科学价值和广泛的临床前实验以及临床实验应用前景。


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