适配体技术与恶性肿瘤的诊断、治疗

王梦主 夏薇 王昶 杜冰洋 付桂莲 高丽君

【摘 要】適配体是一类通过指数富集的配体系统进化技术筛选得到的能与目标检测物特异性结合的具有独特三维构象的小分子RNA或单链DNA。核酸适配体可以与靶标高特异性、高亲和力结合，同时具有自身分子质量小、免疫原性低、热化学稳定等优势，使得适配体在疾病检测、药物研发、临床治疗、生物医学等多个领域都有着良好的应用前景。本文对适配体技术与恶性肿瘤的诊断、治疗研究现状进行综述。

【关键词】适配体；SELEX；恶性肿瘤

【中图分类号】R730 【文献标识码】A 【文章编号】2095-6851（2018）04-0-02

恶性肿瘤是起源于遗传和随后的分子水平的突变和改变的一类疾病，是全球死亡的主要原因之一，如果能早期发现，其治愈率可达65%以上。因此，早发现、早诊断成为了治疗关键。

1 恶性肿瘤现状

2008年统计调查显示，全球共有1270万例癌症病例和760万例癌症相关死亡病例[1]。2010年新发病例1529566例，死亡569，490例[2]。由于癌前期和癌症早期阶段，肿瘤细胞数量少，无特异的分子标志物，所以检出率低，早期诊断受到限制。因此，寻找特异性强、便于早期诊断的恶性肿瘤分子标志物成为研究热点。适配体因特异性高、亲和力强，引起了广泛关注。

2 SELEX技术与适配体

2.1 SELEX技术

1990年，Tuerk和Ellington两位科学家几乎同时各自创立了指数富集配体系统进化（systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX）技术，即SELEX技术。该技术是一种能获取与靶分子高选择、高亲和力结合的寡核苷酸的筛选技术，制备出的产物被称为适配体（aptamers）。1998年，Morris和Jensen 首先使用人类红细胞膜作为复合混合物靶标，通过基于细胞的SELEX方法（细胞SELEX）选择适配体，该方法提供了一种体外实验方案，用于分离高亲和性适配体，特别是复合混合物的潜在靶标。与其他SELEX方法不同，细胞SELEX技术针对整个细胞选择适配体，因此细胞表面上的分子靶标处于其天然状态，并且表示其天然折叠结构。其不仅可以产生能够以非常高的亲和力和特异性识别这些独特特征的适配体，而且能够容易地发现癌细胞的分子特征。

2.2 适配体

适配体是小单链（ss）DNA或RNA寡核苷酸（分子量为5-40kDa），由于各种分子内相互作用而折叠成独特的三维（3D）结构。适配体与靶分子凭借彼此互补的立体结构，相互结合形成牢固稳定的化合物，类似于介导抗体-抗原识别和复合物形成的构象识别，适配体通过范德华力，氢键，静电相互作用，平坦部分的堆叠和形状互补性使得其能高特异性和亲和性结合同源靶标，解离常数甚至达到nmol/L～pmol/L，可以辨别出靶分子在结构上的细小差别。

3 适配体在恶性肿瘤诊断和治疗中的应用

3.1 适配体在恶性肿瘤诊断中的应用

2000年，Hicke 等创造了“护送适配子”这一术语，并证明适配体可能被用作提供治疗和诊断试剂的工具。

使用细胞SELEX技术，上官等鉴定了靶向T细胞急性淋巴细胞白血病细胞系CCRF-CEM的DNA适配体，用于急性淋巴细胞白血病诊断。选择的适配体sgc8c可以在真正的临床标本中特异性识别人骨髓抽吸物中的白血病细胞[3]。因此，sgc8c在开发用于恶性肿瘤诊断的特异性分子探针方面具有很大的前景。2010年，Sefah等[4]开发了一组DNA适配体，通过细胞SELEX对结肠直肠癌培养的细胞系DLD-1和HCT 116进行筛选。所选择的适配体具有高亲和力和选择性，以鉴定与结肠直肠癌相关的特异性生物标志物。人类表皮生长因子受体2（HER2）的过度表达与许多恶性肿瘤有关，包括卵巢癌，肺癌，胃癌和口腔癌。因此，监测HER2表达有利于恶性肿瘤的早期诊断。Javed等人[5]开发了一种新的体外测定法，以检测HER2蛋白。该方法基于碳纳米管（CNT）包裹的抗HER2 ssDNA适配体的亲和解离。

3.2 适配体在恶性肿瘤治疗中的应用

通过细胞SELEX技术生成的适配体可以在没有其分子特征的知识的情况下特异性识别细胞表面生物标志物。因此，适配体也可以作为药物有效载体或适配体功能化的纳米颗粒，帮助药物释放到可以实现药物靶向递送的特定靶区域。

Lupold等人[6]使用纯化的蛋白质作为靶标，并鉴定出可以识别PSMA细胞外结构域的适配体A10。此外，已经报道了基于适配体的包括化疗药物如阿霉素，多西他赛，柔红霉素和顺铂的药物，诸如gelonin等毒素和各种光动力治疗剂以及各种小干扰RNA的药物[7]。迄今为止，在临床试验中对不同类型恶性肿瘤的治疗评估了几种适配体。Pegaptanib（Pfizer / Eyetech）是靶向VEGF的适配体，已被FDA批准用于临床治疗AMD[8]。最常用于恶性肿瘤治疗的研究适应症是AS1411。AS1411是一种未经修饰的富含鸟氨酸的26-mer DNA链，已经在几种癌细胞系中进行了检测，包括前列腺癌，乳腺癌，肺癌，胰腺癌，肾细胞癌，卵巢癌，子宫颈癌，结肠癌等。几乎每种在体外测试的癌细胞类型中也显示出抗增殖活性。

参考文献：

Jemal A，Bray F，Center MM，et al：Global cancer statistics.CA Cancer J Clin 61：69 90，2011.

Jemal A，Siegel R，Xu J and Ward E：Cancer statistics，2010.CA Cancer J Clin 60：277 300，2010.

Shangguan，D.； Li，Y.Aptamers evolved from live cells as effective molecular probes for cancer study.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 2006，103，11838–11843.

Sefah，K.； Meng，L.； Lopezcolon，D.DNA aptamers as molecular probes for colorectal cancer study.PLoS ONE 2010，5，e14269.

Niazi，J.H.； Verma，S.K.In vitro HER2 protein-induced affinity dissociation of carbon nanotube-wrappedanti-HER2 aptamers for HER2 protein detection.Analyst 2015，140，243–249.

Lupold，S.E.； Hicke，B.J.Identification and characterization of nuclease-stabilized RNA molecules that bindhuman prostate cancer cells via the prostate-specific membrane antigen.Cancer Res.2002，62，4029–4033.

Wu，X.； Chen，J.；Wu，M.Aptamers：active targeting ligands for cancer diagnosis and therapy.Theranostics.2015，5，322–344.

Dyke CK，Steinhubl SR，Kleiman NS，et al：First in human experience of an antidote controlled anticoagulant using RNA aptamer technology：a phase 1a pharmacodynamic evaluation of a drug antidote pair for the controlled regulation of factor IXa activity.Circulation 114：2490 2497，2006.