利用SELEX技术筛选针对寄生虫的核酸适配体研究进展

核酸适配体是人工合成的寡核苷酸序列,经指数富集的配体系统进化技术(SELEX)体外筛选获得。近年来,核酸适配体在生物医学领域的研究备受关注,因其能够与寄生虫、细菌、病毒等不同病原体的特定靶标进行高亲和力的特异性结合。该文综述了利用指数富集配体系统进化技术筛选针对寄生虫抗原的核酸适配体研究进展,介绍了指数富集配体系统进化技术的基本原理和流程,并重点探讨了在寄生虫研究领域中应用该技术筛选核酸适配体的最新研究进展。

适体SELEX筛选中单链DNA的制备

探讨建立适体SELEX筛选中单链DNA(ssDNA)的制备方法,生成适体筛选的次级库,为适体SELEX筛选奠定基础。将PCR扩增后带生物素标记的双链DNA(dsDNA)连接在链霉亲和素标记的凝胶上,用NaOH变性解链制备ssDNA。利用荧光法分析dsDNA与凝胶结合所需的时间及NaOH对生物素与链霉亲和素标记凝胶结合的影响,在优化的试验条件下制备ssDNA,用琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶电泳对其产物进行鉴定。结果显示:生物素标记的dsDNA与链霉亲和素标记的凝胶结合的时间以40 min为佳,0.01 mol/L、0.10 mol/L和1.00 mol/L的NaOH均不影响生物素与链霉亲和素标记凝胶的结合;在优化试验条件下制备的产物为ssDNA。表明采用上述方法制备ssDNA,操作简单、方便,所需时间短,适用于适体SELEX筛选中次级库的生成。

SELEX法筛选鼻咽癌核酸适配子的研究

目的建立鼻咽癌细胞核酸适配子库,为鼻咽癌的分子诊断、生物治疗奠定基础。方法体外合成长度为78个核苷酸的随机DNA文库,采用SELEX技术,以正常鼻咽上皮细胞为靶标进行消减筛选,以EB病毒阳性低分化鼻咽癌细胞为靶标进行10轮筛选。采用流式细胞仪检测判断核酸适配子库的特异性和亲合力,Clustal X软件分析适配子序列。结果流式细胞仪检测显示亚文库与靶细胞的结合能力随筛选轮数的增加荧光强度增强。聚类分析显示适配子可以分为3个家族,1、2家族具有保守序列。结论 EB病毒阳性鼻咽癌细胞适配子库初步建立成功,可筛选到具有较高亲和力和特异性的核酸适配子;本研究为鼻咽癌的分子诊断、生物治疗奠定了基础。

应用双向热循环消减SELEX技术筛选肺癌血清核酸适配体

肺癌是发病率和死亡率较高的恶性肿瘤。现阶段,用于肺癌早期诊断的血清肿瘤标志物因其特异性与敏感性均较低,严重影响肺癌的临床诊断和治疗。本文用双向热循环消减指数富集的配基进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术,筛选肺癌和非癌血清标志物的核酸适配体,建立肺癌的检测方法,提高诊断和治疗效率。实验用环氧基琼脂磁珠为筛选介质,以非癌混合血清、肺癌混合血清作为双向靶标。应用热循环消减SELEX技术,经19轮筛选分别获得非癌和肺癌血清的特异性核酸适配体。通过高通量测序,得到40条非癌核酸适配体序列和41条肺癌核酸适配体序列。从肺癌与非癌血清特异性核酸适配体序列中分别挑选出高丰度的4条序列,合成后制成检测试剂,经临床血清验证,阳性率为90%。该检测方法检测灵敏度高,为肺癌的早期诊断和治疗提供了新的分子识别元件。

SELEX法体外筛选胃癌细胞适配子方法的建立

目的:建立SELEX技术筛选胃癌细胞SGC-7901适配子的方法,并初步鉴定获得的SGC-7901细胞适配子。方法:体外合成全长88bp中间含52bp随机序列的ssDNA文库,通过优化PCR扩增条件,利用地高辛-抗地高辛抗体-碱性磷酸酶系统测定亲和力,经SELEX反复筛选获得胃癌SGC-7901细胞的特异性适配子。将最后一轮筛选产物克隆、测序并用相关软件分析适配子序列的一级结构和二级结构。结果:经12轮SELEX筛选,ssDNA文库与SGC-7901细胞的亲和力由0.16上升至1.14,表明特异性适配子得到逐步富集。22个克隆子测序,有4个序列完全一致,二级结构预测茎环可能是适配子与胃癌细胞作用的结构基础。结论:成功建立了SELEX技术体外筛选胃癌细胞SGC-7901高亲和性适配子的方法。

Cell-SELEX技术筛选急性早幼粒细胞白血病NB4细胞适配体

目的用以细胞为靶标的指数富集配体的系统进化(Cell-SELEX)技术获得与急性早幼粒细胞白血病(APL)细胞株NB4高亲和力、高特异性的适配体。方法以NB4细胞为靶标,用Cell-SELEX技术从随机单链DNA(ssDNA)文库中筛选出一组适配体,将筛选得到的适配体群进行克隆、测序及结合力测定,用流式细胞仪和荧光显微镜对结合率最高的适配体进行亲和力和特异性分析。结果第1,4,7,10,13,16,19轮筛选获得的次级文库与NB4细胞的结合率分别为(1.6%,3.8%,6.3%,11.4%,15.4%,19.9%,16.7%);第16轮筛选的21个阳性克隆菌测序结果表明,存在有3种高度富集的适配体,分别为CX1序列2个,CX5序列3个,CX9序列16个;流式细胞仪检测3种序列的结合率分别为9.7%,12.6%,17.2%;CX9的解离常数(Kd)为16.2 nmol/L;荧光显微镜下发现,CX9与NB4细胞结合的荧光强度高于K562细胞。结论用Cell-SELEX技术成功筛选到针对NB4细胞的适配体CX9,为荧光标记适配体快速鉴定APL提供实验依据。

利用SELEX技术构建靶向光敏药物

肿瘤是目前威胁人类健康最凶险的疾病之一。寻找选择性好、副作用小的防治恶性肿瘤的新方法仍然是当今医学研究的热点。光动力学疗法是近年来兴起的极具应用前景的肿瘤治疗新方法。开发新型靶向光敏剂和开展靶向光动力治疗是进一步发展光动力治疗肿瘤的重要方向。本文简述了目前光动力治疗及常用光敏剂的研究现状,并提出通过指数式富集法配体进化技术即SELEX技术构建靶向光敏药物的新设想。

以完整细胞为靶子的SELEX技术研究进展

指数富集的配体系统进化(SELEX)是一种从大容量寡核苷酸文库中经反复分离扩增步骤得到针对靶分子的高亲和力、高特异性核酸配基——适配体的体外筛选技术。自1990年以来,SELEX技术得到了迅猛发展,筛选的靶分子已由最初的单一物质发展到完整的动物细胞、细菌病原体等复杂靶子。以完整细胞为靶子的SELEX技术有其独特的技术优势,可以在筛选细胞上特定靶分子未知的情况下进行筛选,为药物筛选、临床诊断、疾病治疗和基础医学研究等带来了新的思路和方法。随着对适配体研究的深入,尤其是纳米材料与其相结合应用,该技术将在肿瘤诊断治疗及微生物检测领域具有更为广泛的应用前景。

双向热循环消减-SELEX方法筛选肝癌血清核酸适配体

肝癌位于我国肿瘤死亡率第2位,生存率较低。目前用于肝癌早期诊断的临床检查及血清肿瘤标志物检测的特异性与敏感性均较低,不能满足肝癌早期诊断和治疗的需要。核酸适配体与靶标分子结合的灵敏度高、特异性强,有巨大的临床诊断和治疗应用前景。本文利用双向热循环消减指数富集的配基系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术,分别以肝癌血清和健康人血清为靶标,经过19轮筛选,获得了肝癌血清特异性核酸适配体序列1000余条,以及健康人血清特异性核酸适配体序列1 000余条,并从中各挑取了1条高丰度适配体序列,分别命名为Tc1和Tn1。采取了50例肝癌病人血清和50例健康人血清,对适配体Tc1和Tn1与靶标血清的结合特异性进行了检测。结果显示,Tc1和Tn1对两种靶标血清的检出率分别为92%和94%。说明Tc1可特异性与肝癌血清结合,Tn1可特异性与健康人血清结合。肝癌血清特异性核酸适配体的筛选获得,将为建立基于核酸适配体的肝癌血清检测新方法奠定基础。

SELEX技术在病毒感染诊断和治疗中的应用

指数富集的配体系统进化(SELEX)技术是一种新的组合化学技术,它利用人工合成的随机寡核苷酸文库,通过体外多轮筛选与扩增,获得能与靶物质特异性结合的寡核苷酸适体。适体的靶分子广泛,包括病毒代谢相关产物,且与靶物质结合的亲和力高、特异性强,在体内代谢及稳定性等方面优于抗体。在细胞和动物模型中,适体显示出很多优于抗体的特性,而且已经有适体作为药物进入临床试验阶段。这种体外筛选技术是一种较成熟的技术,由此产生的适体具有较好的理化特征,可以抑制病毒复制感染的各个阶段,而且在病毒感染所引发的相关疾病诊断和治疗等方面具有较好的应用前景。

基于外泌体的适配体传感器的构建与应用

基于外泌体的适配体传感器的检测方法具有快速、灵敏、高通量、无创或微创、液体活组织检查和经济高效的分析等诸多优势,成为近年研究热点。综述了目前适配体在检测外泌体、外泌体靶向递送领域的研究进展。首先,介绍了外泌体、适配体和适配体传感器,以及近年常用的适配体筛选技术;其次,阐述基于外泌体的适配体传感器的构建及原理、适配体在外泌体领域的应用;最后,针对目前适配体在外泌体应用领域提出了所遇到的问题和挑战。

SELEX实验中核酸-蛋白复合物分离方法对富集库亲和力的影响

目的 比较SELEX实验中 ,核酸 蛋白复合物分离技术的差异对筛选富集库亲和力的影响。方法 以 β 转化生长因子Ⅱ型受体为靶目标 ,采用不同技术路线从ssDNA随机库中获取亲和富集库 :技术路线 1,靶目标预先被吸附到 96孔微量滴定板后 ,再进行筛选 ,从滴定板上洗脱结合核酸 ;技术路线 2 ,溶液中筛选、硝酸纤维膜截留核酸 蛋白复合物 ,从膜上回收结合核酸 ;通过膜结合测定、凝胶阻滞测定实验检测筛选富集库对靶目标的亲和力。结果 经 4轮筛选后 ,技术路线 1来源的富集库与初始随机库相似 ,对靶目标无亲和力 ;而技术路线 2来源富集库对靶目标的亲和力较初始随机库有显著提高。结论 SELEX实验中 ,溶液中筛选、膜截留结合核酸的技术路线与固 液相筛选、固相中直接获取结合核酸的途径相比较 。

应用SELEX技术筛选沙门氏菌抗原的适配子

目的:应用指数富集配体系统进化(SELEX)技术筛选沙门氏菌抗原的高亲和性适配子。方法:首先合成一个全长78个核苷酸中间含35个随机序列的随机单链寡核苷酸序列(ssDNA)文库,再以环氧乙烷丙烯酸珠子作为筛选介质,利用生物素-抗地高辛碱性磷酸酶显色系统检测DNA适配子与沙门氏菌抗原的亲和力,以获得沙门氏菌抗原的高亲和性适配子。结果:随着筛选轮数的增加,DNA适配子与沙门氏菌抗原结合后显色,吸光度逐渐增加,初步获得了沙门氏菌抗原的高亲和性适配子。结论:实验所用的筛选流程是适当的,可以考虑推广用于类似靶目标的筛选。

应用双向热循环消减SELEX技术筛选胃癌血清核酸适配体

胃癌是发病率及死亡率均较高的消化道恶性肿瘤之一,严重威胁人类的生命健康。血清肿瘤标志物的检测对提高早期胃癌的检出率,改善胃癌的治疗有重要的意义。核酸适配体以其灵敏度高、靶向性强等优势显示出了较强的临床适用性。本研究以双向热循环消减指数富集式配基系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术为支持,纳米(琼脂)磁珠材料为载体,胃癌血清及正常人血清为筛选靶标,结合高通量测序技术建立了快速高效的核酸适配体筛选方法。经过19轮双向筛选,获得高重复率的胃癌血清特异性核酸适配体序列10条及正常人血清特异性核酸适配体序列8条。将这些序列分别混合并制成检测试剂A、B,结合实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)技术,对100份临床血清样本进行特异性验证。通过比较分析,建立了快速高效的胃癌血清检测技术。结果显示,核酸适配体G-AP1与N-AP1的二级结构类似于抗体的“Y”型,且呈茎环状。检测试剂A、B对胃癌及正常人血清的检出率分别为92%和88%。表明本技术可以较准确地筛选得到高特异性和强亲和力的核酸适配体,体现了核酸适配体作为新型肿瘤标志物在临床检测及治疗的应用潜力。

基于氧化石墨烯-SELEX技术对氟苯尼考核酸适配体的筛选及其结构分析

氟苯尼考(FFC)具有胚胎毒性,在食用动物组织中残留会严重危害消费者的健康与安全。为建立快速检测动物性食品中FFC残留的方法奠定基础,本研究根据引物设计原则,设计了上下游引物,根据引物序列构建长度为80 bp的随机单链寡核苷酸(ssDNA)文库,其3'端和5'端为固定的20 bp引物结合位点,中间为40 bp的随机序列。通过氧化石墨烯-富集配体系统进化技术(GO-SELEX)筛选,即将经过预处理的ssDNA文库与等摩尔量的FFC及氧化石墨烯(GO)沉淀共孵育。通过GO的π-π共轭键吸附未结合靶标FFC的ssDNA,已结合靶标的ssDNA(FFC-ssDNA)则留在上清液中,通过离心获得FFC-ssDNA复合物。将每一轮筛选的FFC-ssDNA复合物经离心、抽提、醇沉淀回收所得到的ssDNA做为模板进行PCR扩增,通过链霉亲和素将PCR产物的双链DNA(dsDNA)彻底裂解为单链,作为次级ssDNA文库进入下一轮筛选。每一轮的筛选均计算一次回收率,当回收率变化趋于稳定时,引入反筛选物氯霉素(CAP)、甲砜霉素(TAP),以去除与FFC特异性结合较差的ssDNA。当回收率达到饱和,筛选停止。最终,根据回收率的计算结果共进行了12轮核酸适配体的筛选,其中有10轮为正筛选,第7轮和第11轮为反筛选。PCR结果显示,经12轮筛选均得到了所需要的目的ssDNA片段。对第9轮和第12轮的筛选产物克隆并测序,共得到46条不同的核酸适配体序列。经对46条核苷酸序列的二级结构、自由能(△G)预测和亲缘性分析,最终得到A1、A26、A27、A31、B18、B28、B30、B37共8条候选核酸适配体。通过测定8条候选适配体的解离常数(Kd值)分析其与FFC的亲和性。结果显示,8条候选适配体的Kd值在11.811 nmol/L~54.097 nmol/L;利用相同浓度的FFC、CAP、TAP对其中亲和性较高的A26和B18进行特异性试验,结果表明两条核酸适配体均可以与FFC特异性结合,且B18与FFC的特异性结合作用更强,可作为FFC的特异性核酸适配体。本研究首次对FFC的核酸适配体进行SELEX筛选,为建立快速检测动物性食品中FFC残留方法奠定基础。

利用SELEX技术筛选小檗碱核酸适配体及其亲和力表征

小檗碱是一种价格低廉且生物安全性良好的小分子化合物,筛选能与小檗碱互相作用的核酸片段,旨在开发新型遗传元件并拓展其在生物技术领域的应用。利用指数富集的配基系统进化技术(SELEX),经8轮实验从随机单链DNA文库中筛选出4条能与小檗碱高度特异性结合的核酸适配体。对其中两条重现性较好的适配体进行结构模拟分析表明,适配体序列富含鸟嘌呤和胞嘧啶且多形成茎环及G-四链体结构。亲和力测定结果显示,其中的2条核酸适配体与小檗碱作用的解离常数Kd都处于nmol级,表现出较高的亲和力,适配体S1的Kd值最小,仅为523 nmol/L,与小檗碱亲和力最大。

全细菌SELEX法筛选粪肠球菌特异性适配体

肠球菌(Enterococcus)是内源性和外源性医院感染的第二大病原菌,检出率仅次于大肠杆菌,从分子水平上发展靶标的高亲和力分子探针对肠球菌的识别和检测具有非常重要的意义。本研究以粪肠球菌为靶标,运用全细菌指数富集的配体系统进化技术(whole-bacteria systematic evolution of ligands by exponential enrichment, whole-bacteria SELEX),从全长为79个核苷酸包含35个随机碱基序列的单链DNA文库中筛选与靶标高亲和力、高特异性结合的适配体,利用荧光分析法监控筛选过程中不同轮次所得次级文库与粪肠球菌的结合力,经12轮筛选和克隆测序,获得了39条适配体序列。进一步对筛选得到的适配体进行序列比对、二级结构分析、流式细胞分析、解离常数(Kd)测定及特异性验证,最终获得一条与粪肠球菌能特异性结合的适配体Apt 21,其K_d值为549.2±147.4 nmol/L。该适配体可作为粪肠球菌检测的识别元件,为建立基于适配体的新型粪肠球菌检测方法奠定了基础。

闭锁连接蛋白-1 核酸适配体的筛选与初步应用

基于配体指数富集系统进化技术筛选闭锁连接蛋白-1的核酸适配体,最终筛选到15条ZO-1的核酸适配体(APTZO-1).排除线性结构与相似结构后,采用酶联免疫吸附法表征了9条APTZO-1与ZO-1亲和力的大小,排序依次为:APTZO-18>APTZO-12>APTZO-17>APTZO-113>APTZO-11>APTZO-15>APTZO-115>APTZO-112>APTZO-14.采用Cy5荧光基团标记APTZO-18(Cy5-APTZO-18),证实了其能对人结直肠腺癌细胞(Caco-2)与人脑微管内皮细胞(hCMEC/D3)的ZO-1进行荧光定位与半定量分析,且与基于ZO-1抗体法的免疫荧光与蛋白印迹实验结果基本相似.本研究首次筛选到了ZO-1的系列核酸适配体,有望为ZO-1的荧光标记与半定量分析提供一种新型的、特异性高的工具分子.

筛选获得的血型抗原结合黏附素(BabA)适配子可阻断幽门螺杆菌(H.pylori)在小鼠胃内的定植

目的 探索核酸适配子特异性结合幽门螺杆菌(H.pylori)血型抗原结合黏附素(BabA)对H.pylori宿主细胞黏附的阻断作用。方法 培养H.pylori菌株并提取基因组,并设计引物PCR扩增BabA基因,扩增获得的BabA基因克隆、构建至原核表达质粒,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达并纯化后作为靶标,利用指数富集的配体系统进化技术(SELEX)筛选能够特异性结合BabA的单链脱氧核苷酸(ssDNA)适配子;酶联寡聚核苷酸吸附试验(ELONA)法检测并评估候选适配子的特征;随后在体外细胞水平和小鼠感染模型中,分别采用流式细胞术和菌落计数验证ssDNA适配子阻断H.pylori黏附的效果,同时利用ELISA检测小鼠胃黏膜细胞匀浆中白细胞介素6(IL-6)、 IL-8、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、 IL-10和IL-4的水平。结果提取H.pylori ATCC 43504基因组并构建了pET32a-BabA质粒,诱导后并纯化重组蛋白相对分子质量(Mr)约为39 000;经肽指纹图谱(PMF)分析其与BabA蛋白一致;以此为靶标运用SELEX筛选获得5个候选适配子,经分析鉴定适配子A10、 A30和A42识别相同位点,A3和A16与上述三个适配子各自识别不同的位点。适配子体外能够显著阻断H.pylori的黏附,且动物模型实验证明适配子经灌胃处理后,对胃黏膜的H.pylori定植有阻断效果,且能够减轻诱导的炎症反应,适配子治疗组胃黏膜匀浆中IL-4、 IL-6、 IL-8和TNF-ɑ水平低于模型组。结论 适配子特异性结合BabA封闭H.pylori与胃黏膜上皮细胞的黏附能够阻断H.pylori在胃黏膜的定植。

DNA核酶的分类、筛选及主要应用的研究进展

DNA核酶是通过指数富集配体的系统进化技术(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment,SELEX)筛选出来的具有催化活性的DNA分子。本文重点综述了DNA核酶的分类、筛选及主要应用。根据其催化作用方式,可将DNA核酶分为切割类、连接类、磷酸化类和其他类,其中切割类和连接类占的比例较大。目前DNA核酶的底物主要还是以核酸居多。DNA核酶的筛选主要是采用生物素-链霉亲和素法和聚丙烯酰胺凝胶电泳法来分离有催化活性的DNA分子。目前DNA核酶在金属离子检测、基因治疗和DNA分子加密系统中都呈现出较好的应用前景。