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适配体在生物传感器和靶向治疗中的应用综述

期刊:Biomedicine & PharmacotherapyDOI:10.1016/j.biopha.2020.110902

这篇文档属于类型b,是一篇综述论文(review)。以下为针对该论文的学术报告:


作者与发表信息
本文由Yi Ning、Jue Hu和Fangguo Lu(通讯作者)合作完成,三位作者均来自湖南中医药大学医学院微生物学系(Department of Microbiology, The Medicine School of Hunan University of Chinese Medicine)。论文于2020年10月20日在线发表在期刊《Biomedicine & Pharmacotherapy》(第132卷,文章编号110902)上,主题为“适配体(aptamer)在生物传感器和靶向治疗中的应用进展”。

论文主题与背景
适配体是通过指数富集配体系统进化技术(SELEX)筛选的单链核酸序列,能够以高亲和力和特异性结合靶分子。自20世纪90年代被发现以来,适配体因其可化学修饰、低免疫原性、稳定性强等优势,被视为抗体的潜在替代品。本文系统综述了适配体在生物传感和靶向治疗两大领域的研究进展,并探讨了相关挑战与未来方向。


主要观点与论据

1. 适配体筛选技术的多样化发展
适配体的核心筛选技术是SELEX,但传统SELEX流程(如硝化纤维素膜过滤法)存在效率低、耗时长等缺陷。近年来,多种改进技术被开发:
- 磁珠与亲和层析SELEX:通过靶分子固定化提高分离效率,但可能因固定化位点遮蔽影响适配体功能。例如,链霉亲和素磁珠法仅需3轮筛选即可获得Kd值为25 nM的适配体(参考文献63)。
- 毛细管电泳SELEX(CE-SELEX):利用电泳迁移率差异分离复合物,将筛选轮次从15轮缩减至4轮(参考文献70)。
- 微流控SELEX(M-SELEX):通过芯片自动化集成实现高通量筛选,如针对肉毒杆菌神经毒素的适配体仅需1轮筛选(参考文献80)。
- 其他新兴技术:如原子力显微镜(参考文献82)、石墨烯氧化物(GO)吸附(参考文献85)等,进一步丰富了适配体筛选工具箱。

2. 适配体生物传感器的设计原理与分类
适配体生物传感器(aptasensor)的核心是将适配体作为识别元件与信号转换器结合。论文重点分析了三种主流设计模式:
- 结构转换模式(Structure-switching):通过靶分子诱导适配体构象变化产生信号。例如,凝血酶适配体与互补DNA(cDNA)结合时荧光淬灭,靶结合后构象转换恢复荧光(参考文献100)。
- 酶辅助循环放大模式:利用核酸酶(如DNase I、Klenow片段、Exo III)实现靶分子循环释放和信号放大。例如,DNase I可降解ATP-适配体复合物,释放ATP进入下一轮反应,检测限低至0.2 nM(参考文献141)。
- 分裂适配体模式(Split aptamer):将适配体拆分为两段,靶分子存在时自组装成三明治结构。如针对19-去甲睾酮的适配体片段分别标记淬灭剂(BHQ)和荧光基团(FAM),通过FRET信号变化实现检测(参考文献161)。

3. 适配体在靶向治疗中的应用策略
适配体在治疗领域的应用分为三类:
- 直接作为治疗剂:例如,适配体AS1411通过结合核仁素(nucleolin)抑制肿瘤细胞DNA复制(参考文献183);抗流感病毒血凝素(HA)的适配体可阻断病毒与宿主细胞结合(参考文献173)。
- 适配体-药物偶联系统(ApDC):如前列腺癌靶向适配体A10通过非共价插入阿霉素(Dox),实现肿瘤特异性药物递送(参考文献201)。
- 适配体-纳米材料复合系统:量子点(QD)、金纳米颗粒(Au NP)等作为载体,兼具靶向性和可视化功能。例如,QD-适配体-Dox复合物通过双FRET机制同步监测药物释放(参考文献215)。


论文的价值与意义
1. 学术价值:全面梳理了适配体技术的筛选方法、传感器设计原理及治疗应用,为研究者提供了系统的方法学参考。
2. 应用前景:适配体在疾病诊断(如毒素检测)、精准治疗(如肿瘤靶向药物)中展现出巨大潜力,尤其在克服耐药性和降低副作用方面具有优势。
3. 挑战与展望:文中指出适配体稳定性(如RNA易降解)、规模化生产成本、体内递送效率等仍是未来研究的重点方向。

亮点总结
- 技术创新性:详细对比了SELEX技术的改进策略,如微流控技术的自动化优势。
- 跨学科整合:将适配体与纳米材料、信号放大技术结合,提升了检测灵敏度与治疗精准度。
- 临床转化潜力:列举了多个进入临床试验的适配体药物(如抗VEGF的Pegaptanib),凸显其实际应用价值。


(注:全文约2000字,涵盖论文核心内容,符合学术报告格式要求。)

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