北京哮喘核酸适配体在治疗肿瘤中作用指南

2021年2月1日发(作者：上海治疗尖锐湿疣)
核酸适配体在治疗肿瘤中的的作用


江西理工大学

邹涛

摘要：

核酸适配体是一类能够特异性地和靶物质结合的寡核 苷酸序列。
它可作用于
蛋白质、金属离子、小分子化合物、细胞膜表面受体等靶标。该寡核苷酸 序列可
以是
RNA
也可以是
DNA
，
较其他识别分子而言，
适配体具有性质稳定、
易合成、
易标记、
分子量较小和目标分子广泛等优势。
其结合能力可与抗体相当甚至更强
,
并可结合各种药物及载体构建多元复合靶向给药系统用于肿瘤靶向治疗
,

在生
物医学领域引起了极大的关注
.
。

关键词：
核酸适配体；肿瘤治疗；量子点

1990
年，
E llington
与
Szostak
及
Tuerk
与
Gol d
筛选出了能与
T4
DNA
聚合
酶高亲和力和特异性结合的随机寡 核苷酸，并命名为核酸适配体
(aptamer,Apt)
，
该筛选方法被命名为指数 富集的配体系统进化技术
(SELEX)
，
原理是首先构建容
量巨大的随机寡 核苷酸序列库，
然后经过多轮结合和洗脱，
从中筛选得到能够和
靶标物质高亲和力结合 的寡核苷酸。
核酸适配体是通过折叠形成特定空间结构而
与靶标结合，其亲和力可与抗体相当， 亲和常数
(Kd)
可达纳摩尔或皮摩尔水平。
近年来，核酸适配体受到科学家的广泛关 注，由于其分子量较小、可化学合成、
生物相容性好等优点，其在基础、临床、药物开发中的研究不断增 多，越来越多
的针对生命活动中重要分子的适配体被筛选出来，
各种基于核酸适配体的分析方< br>法和技术也有报道，
核酸适配体在生物医学、
疾病诊疗领域已显示出广阔的应用
前景。
靶向配体在抗肿瘤药物靶向传递方面有很大的应用潜能，
其对靶分子结合
的选择 性可赋予抗癌药物靶向特异性，
同时增加药物在病变组织内的富集。
核酸
适配体可体外 合成且易于修饰，
同时因其带负电荷，
在体循环中很少参加非特异
性相互作用。它们对 靶物质可高亲和力并特异性地结合，使其具有高的穿透性。
抗肿瘤药物一般都是在细胞内发挥作用，提高 药物摄取量是其有效性的关键。


纳米粒子能通过细胞内吞途径进入细胞，如果将核酸适配体连接到纳米粒子表
面，


药物靶向肿瘤细胞后，可介导内吞发生，有利于提高药物摄取量，这种给
药方式成为 目前研究的热点。
以下综述了核酸适配体在肿瘤靶向治疗中的研究进
展。

1
肿瘤标志物




肿瘤标志物
(Tumor M arker)
是反映肿瘤存在的化学类物质。它们或不存在于
正常成人组织而仅见于胚胎组织，
或在肿瘤组织中的含量大大超过在正常组织里
的含量，
它们的存在或量变可以提示肿瘤 的性质，
借以了解肿瘤的组织发生、
细
胞分化、细胞功能，以帮助肿瘤的诊断、分类、 预后判断以及治疗指导。利用它
的这一特性，可以筛选出某一肿瘤标志物的特异性适配体，从而靶向肿瘤 细胞，
达到诊断和治疗的目的。

1.1
甲胎蛋白





甲胎蛋白（
AFP
）是肝细胞癌定性诊断中最重要的 血清肿瘤标志物。利用
SELEX
技术筛选出了
α
-AFP
特异性的
RNA
适配体，
并发现其适配体能下调
AFP
诱导的细胞中原癌基因 的表达。在
AFP
相关的肝癌中，这特异性的适配体能够
作为有效的诊断或者治疗药物 。
AFP
的异质体
AFP-L3
是肝细胞癌特异性蛋白，
对早期肝癌 的诊断、发生预警、疗效及预后判断均优于
AFP
。







1.2
前列腺特异性抗原和前列腺特异性膜抗原


前列腺特异性抗原（
PSA
）在正常生理条件下，主要局限于前列腺组织内 ，
在血清中浓度很低；当前列腺病变时，血清中
PSA
浓度升高。血清
PSA
已经被
广泛用于前列腺癌的诊断、
分期及治疗后监测，
是前列腺癌早期筛查的 重要指标。
Savory
等筛选得到了较于
RNA
适配体稳定性更高的
DNA
适配体，其中适配体
Δ
PSap4#5
对
PSA
的 结合力最高。
Chen
等构建了适配体
Δ
PSap4#5
与金纳米复
合物，被
DNA
适配体修饰的金纳米不能聚集。而存在
PSA
时，适 配体与
PSA
结合，
使金纳米聚集成较大的粒子，
共振光强度增加，
利用共振光散射光谱分析
来检测血液样本中的
PSA
。


前列腺特异性膜抗原（
PSMA
）是一种较前列腺特异性抗原更加敏感和特
异的前列腺 癌肿瘤标志物，
其在前列腺癌和多种实体瘤新形成的血管中会过度表
达，而在正常新生血管中无 表达。
2002
年，
PSMA
的特异性适配体
A10
第一次
报道出来，
这些适配体能像抑制剂一样用于临床，
也可修饰后靶向到前列腺癌细
胞，用于诊断和治疗。
Cheng
等用聚乳酸
-
羟基乙酸共聚物包裹紫杉醇 ，再与适
配体
A10
结合，
利用
A10
对
PSMA
的特异亲和性，
将药物运送到前列腺癌细胞，
达到治疗的目的。
Min
等设了一种通过链霉亲和素相连的双适配体复合物，
即能
特异性结合
PSMA
（—）前列腺癌细胞的
DUP-1
多肽适配体。将阿霉素（
DOX
）
加载到
A10 RNA
适配体的茎干区域，使阿霉素能被运输到
PSMA
细 胞，而且能
诱导各种类型前列腺癌细胞的凋亡。




1.3
黏蛋白
1

黏蛋白
1
（
MUC 1
）
是一种Ⅰ型跨膜蛋白，
在多种肿瘤中，
MUC1
异常表达。Tan
等人以
MUC1
的
DNA
适配体（
Apt
）作为载体，构建了
DOX-Apt
复合物，
将
DOX
靶向到MUC1
（
+
）
乳腺癌细胞系
MCF-7
。
D OX-Apt
复合物经
PEG
修饰
后，既增加了对
MCF -7细胞的特异性杀伤作用又增加了正常细胞的存活率，无
显著的细胞毒性影响。另有文献报道将紫杉醇 （
PTX
）与
MUC1
适配体共价结
合到
PLGA
纳米材料表面，构建了适配体
-
纳米粒子
-
紫杉醇复合物。与没有适配
体的紫杉醇
-
纳米粒子复合物相比，
前者增加了对
MCF-7
细胞 的药物运输作用和
细胞毒性。


将
MUC1
适配体的cDNA
、
适配体及
QDs
组装到金电极表面，
构建成一种新型的竞争电化学细胞传感器来识别和检测肿瘤细胞。
当靶细胞存在的时候，
细
胞 表面过表达的
MUC1
能与
cDNA
竞争性结合配体，导致
cDNA
和适配体组成
的双链
DNA
变性，
从电极上释放出
Apt- QDs
复合物。
用电化学溶出法测量
QDs
离开电极后的
Cd
离子浓度，
以此来检测靶细胞的存在。
通过
QDs
上的荧光还可
以 清楚的观察到适配体对靶细胞的识别。



1.4
肌腱蛋白
C






肌腱 蛋白
C
是一种细胞外基质糖蛋白，
在心脏和动脉损伤、
肿瘤血管生成
和转移、调节干细胞的行为中有重要作用，在多数实体瘤中高效表达。
Hicke
等筛
选出了肌腱蛋白
C
的
RNA
适配体
TTA1
。
TT A1
能被肿瘤快速摄取，而在血液和
其他非靶向组织中快速清除，用放射性核素标记后，能用于 肿瘤成像。
Daniels
等
筛选出了肌腱蛋白
C
的
DNA
适配体
GBI-10
。
Chen
等将
GBI-10
共价结合到量子
点（
QDs
）表面，构建成新的荧光
QD-Apt
探 针，能识别胶质瘤细胞表面的肌腱蛋
白
C
，从而能方便的在体外对胶质瘤进行诊断分析 。










1.5
癌胚抗原

癌胚抗原（
CEA
）是从结肠腺和胎儿 肠中提取出来的肿瘤标志物，逐渐在其他
胃肠道肿瘤、肺癌、乳腺癌以及胰腺癌等肿瘤中检测到，已经广 泛用于临床研究。
Wang
等筛选出了能特异性结合人癌胚抗原的
DNA
适配 体，为肿瘤的诊断与成像
提供了新思路。









2
适配体与药物结合







2.1
非共价结合



将化疗药物嵌入核酸适配体是一种简单而有效的靶向递药方式。这种嵌入条
件通常是温和的，且不需要对药物或配体进行任何化学修饰，药物和核酸适配体
都能保持生物活性且能 达到高的载药量，这种结合方式中的核酸适配体既是靶向
配体又是药物载体。
阿霉素
( Dox)
是一种细胞毒类药物，
因其具有平面的四环结构，

从而可以嵌入< br>DNA
相邻碱基对之间，
研究者利用它的特性，
将其嵌入核酸适配体，


进而运送到肿瘤部位。
Bagalkot
等人将
Dox
嵌 入到核酸适配体
A10
二级结构形成
的双链中，
以此来介导
Dox< br>靶向肿瘤部位，
由于这种结合是物理的相互作用，

Dox
和
A10
的化学结构都没有发生改变，
因此不会降低药效。
Shieh
等人通 过简单嵌入
光敏剂
TMPyP4
到
AS1411
核酸适配体中，用于 靶向乳腺癌
MCF-7
细胞，
AS1411
是一个富含鸟苷酸的含有
26
个碱基的
DNA
寡核苷酸，它可形成
G-
四链体结构。

研究结果表明
,
，
AS1411- TMPyP4
复合物对MCF-7
细胞的光毒性约是
TMPyP4
的
2
倍，且对正常上皮细胞
(M10)
的光毒性只有
TMPyP4
的
1/2
。

2.2
共价结合






药物可经化学修饰形成稳定的酯、
胺和二硫键结合 至核酸适配体上或通过
连接子共价结合。
这些共价结合相对稳定，
使得药物输送到特定 的靶点之前不会
被释放。
Huang
等人将
Dox
化学共价结合到< br>DNA
核酸适配体
(sgc8c)
上，
sgc8c
能特异性靶 向人急性淋巴细胞白血病
T
淋巴细胞
(CCRF-CEM)
中的酪氨酸蛋白激
酶
7(PTK)
，
与
Dox
化学偶联形成一个酸不稳定腙键 ，
在特异性地靶向
CCRF-CEM
细胞后，偶联物被内吞方式摄取到肿瘤细胞的内涵 体内，腙键在低
pH
下断裂从
而释放药物，
sgc8c-Dox
复合物
CCRF-CEM
细胞的毒性为非靶向细胞的
6.7
倍。Boyacioglu
等人则筛选出了新的靶向
PSMA
的核酸适配体
( SZTI01)
，含有
48
个
核苷酸，他们将其连接成二聚体复合物
(DACs)
，复合物富含
CpG
位点，并通过
可逆连接子共价连接
Dox
形成
DAC-Dox
复合物，靶向
PSMA
高表达的前列腺< br>癌细胞
(C4-2)
产生细胞毒性，而对
PSMA
低表达的人前列腺癌 细胞
(PC-3)
毒性很
低。











2.3
适配体偶联药物载体





由于核酸适配体可经化学合成，因此可在其末端修饰不同的化学基团，使