Аптамер

Аптамеры — олигонуклеотидные или пептидные молекулы, специфически связывающиеся с определёнными молекулами-мишенями. Обычно аптамеры получают выбором из больших произвольных библиотек методом SELEX, но также существуют природные аптамеры в рибопереключателях. Они могут использоваться как для фундаментальных исследований, так и в медицинских приложениях (макромолекулярные лекарственные препараты, антивирусные препараты и т.д.).

Аптамеры могут быть использованы в следующих исследовательских, диагностических и терапевтических задачах^[1]:

Для детекции различных молекул-мишеней, как в научных, так и в диагностических задачах. Они могут заменить антитела в Вестерн-блоттинге, во флуоресцентной гибридизации in situ и в методе ELISA.
Перспективным для диагностики форматом является создание чипов со множеством аптамеров и возможностью одновременной детекции многих белков.^[2]^[3]^[4]^[5]
Для аффинной очистки молекул-мишеней.
Для эффективного и специфичного ингибирования белков-мишеней. Такое ингибирование может быть использовано как в исследовательских целях, так и для создания новых лекарств.^[6]^[7] Некоторые такие лекарства уже находятся на стадии клинических испытаний.
Перспективным направлением использования аптамеров является направленный транспорт лекарств. Аптамеры в этом случае определяют адресность доставки (targeting ligands).

ДНК-аптамерыПравить

Пространственная структура ДНК-аптамеров чаще всего представлена G-квадруплексами из 2, реже 3, G-квартетов. Образование связи аптамера с молекулой-мишенью может быть осуществлено различными способами, например с помощью водородных связей между белком и водородами петель квадруплекса.

Были найдены и отобраны ДНК-аптамеры, способные с высокой аффинностью и специфичностью связываться с активным сайтом тромбина, таким образом препятствуя дальнейшей активации фибриногена и затормаживая каскад свертывания крови^[8].

ПримечанияПравить

↑ Кушниров В. В., Митькевич О. В., Ураков В. Н., Тер-Аванесян М. Д. [www.rae.ru/use/?section=content&op=show_article&article_id=10000640 АПТАМЕРЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ] // Успехи современного естествознания. — 2013. — № 3. — С. 40-43.
↑ Gold, L., Ayers, D., Bertino, J., Bock, C., Bock, A., Brody, E., ... & Zichi, D. (2010). Aptamer-based multiplexed proteomic technology for biomarker discovery. PLoS ONE 5(12): e15004. PMID 21165148 PMC 3000457 doi:10.1371/journal.pone.0015004
↑ Moaddel, R., Ubaida‐Mohien, C., Tanaka, T., Lyashkov, A., Basisty, N., Schilling, B., ... & Ferrucci, L. (2021). Proteomics in aging research: A roadmap to clinical, translational research. Aging Cell, e13325. PMID 33730416 PMC 8045948 doi:10.1111/acel.13325
↑ Sebastiani, P., Federico, A., Morris, M., Gurinovich, A., Tanaka, T., Chandler, K. B., ... & Perls, T. T. (2021). Protein signatures of centenarians and their offspring suggest centenarians age slower than other humans. Aging cell, 20(2), e13290. PMID 33512769 PMC 7884029 doi:10.1111/acel.13290
↑ Sathyan, S., Ayers, E., Gao, T., Weiss, E. F., Milman, S., Verghese, J., & Barzilai, N. (2020). Plasma proteomic profile of age, health img, and all‐cause mortality in older adults. Aging cell, 19(11), e13250. PMID 33089916 PMC 7681045 doi:10.1111/acel.13250
↑ Yamagishi, S. I., & Matsui, T. (2018). Therapeutic potential of DNA-aptamers raised against AGE-RAGE axis in diabetes-related complications. Current pharmaceutical design, 24(24), 2802-2809. PMID 30156152 doi:10.2174/1381612824666180829110124
↑ Sotokawauchi, A., Matsui, T., Higashimoto, Y., Nishino, Y., Koga, Y., Yagi, M., & Yamagishi, S. I. (2021). DNA aptamer raised against receptor for advanced glycation end products suppresses renal tubular damage and improves insulin resistance in diabetic mice. Diabetes and Vascular Disease Research, 18(1), 1479164121990533. PMID 33535822 doi:10.1177/1479164121990533
↑ В.А. Спиридонова, Т.М. Новикова, В.А. Сизов, В.С. Шашковская, Е.В. Титаева. ДНК-АПТАМЕРЫ К ЭКЗОСАЙТУ I ТРОМБИНА. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВЗАИМОСВЯЗИ И АНТИТРОМБОТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ // Биохимия. — 2019. — Т. 84, вып. 12. — С. 1876–1885. — ISSN 0320-9725. — doi:10.1134/s032097251912011x.

ЛитератураПравить

Коваленко А. (2021) Аптамеры: графический гайд (комикс). Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/aptamery-graficheskii-gaid
Buglak, A.A.; Samokhvalov, A.V.; Zherdev, A.V.; Dzantiev, B.B. Methods and Applications of In Silico Aptamer Design and Modeling. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8420 https://doi.org/10.3390/ijms21228420
Wu, L., Wang, Y., Xu, X., Liu, Y., Lin, B., Zhang, M., ... & Tan, W. (2021). Aptamer-Based Detection of Circulating Targets for Precision Medicine. Chemical Reviews. PMID 33667075 doi:10.1021/acs.chemrev.0c01140
Kumar Kulabhusan, P., Hussain, B., & Yüce, M. (2020). Current perspectives on aptamers as diagnostic tools and therapeutic agents. Pharmaceutics, 12(7), 646. PMID 32659966 PMC 7407196 doi:10.3390/pharmaceutics12070646
Dembowski, Sean K., and Michael T. Bowser. "Microfluidic methods for aptamer selection and characterization." Analyst 143.1 (2018): 21-32. PMID 29094731 PMC 5819361 doi:10.1039/c7an01046j
Byun, J. (2021). Recent Progress and Opportunities for Nucleic Acid Aptamers. Life, 11(3), 193. PMID 33671039 PMC 7997341 doi:10.3390/life11030193
Huang, J., Chen, X., Fu, X., Li, Z., Huang, Y., & Liang, C. (2021). Advances in Aptamer-Based Biomarker Discovery. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 9, 571. PMID 33796540 PMC 8007916 doi:10.3389/fcell.2021.659760
Birader K., Keerthana L.S., Yathirajarao T., Barla J.A., Suman P. (2021) Methods for Enhancing Aptamer Affinity for Antigen Detection and Its Characterization. In: Suman P., Chandra P. (eds) Immunodiagnostic Technologies from Laboratory to Point-Of-Care Testing. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-15-5823-8_9
Nagar D.N., Yathirajarao T., Kumar P., Kushwaha P., Suman P. (2021) Bead-Based SELEX for Aptamers Selection and Their Application in Detection of Diverse Antigens. In: Suman P., Chandra P. (eds) Immunodiagnostic Technologies from Laboratory to Point-Of-Care Testing. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-15-5823-8_7
Troisi R, Sica F. Aptamers: Functional-Structural Studies and Biomedical Applications. International Journal of Molecular Sciences. 2022; 23(9):4796. doi:10.3390/ijms23094796
Riccardi, C., Napolitano, E., Musumeci, D., & Montesarchio, D. (2020). Dimeric and Multimeric DNA Aptamers for Highly Effective Protein Recognition. Molecules, 25(22), 5227. PMID 33182593 PMC 7698228 doi:10.3390/molecules25225227
Fong, T. G., Chan, N. Y., Dillon, S. T., Zhou, W., Tripp, B., Ngo, L. H., ... & Libermann, T. A. (2019). Identification of Plasma Proteome Signatures Associated With Surgery Using SOMAscan. Annals of surgery. PMID 30946084 PMC 6832727 doi:10.1097/SLA.0000000000003283
Prante, M., Segal, E., Scheper, T., Bahnemann, J., & Walter, J. (2020). Aptasensors for Point-of-Care Detection of Small Molecules. Biosensors, 10(9), 108. PMID 32859075 PMC 7559136 doi:10.3390/bios10090108
Wang, T., Chen, L., Chikkanna, A., Chen, S., Brusius, I., Sbuh, N., & Veedu, R. N. (2021). Development of nucleic acid aptamer-based lateral flow assays: A robust platform for cost-effective point-of-care diagnosis. Theranostics, 11(11), 5174. PMID 33859741 PMC 8039946 doi:10.7150/thno.56471
Shaban, S. M., & Kim, D. H. (2021). Recent Advances in Aptamer Sensors. Sensors, 21(3), 979. PMID 33540523 PMC 7867169 doi:10.3390/s21030979
Aptamers for Medical Applications. From Diagnosis to Therapeutics. Dong, Yiyang (Ed.) Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2021, 462 стр. https://doi.org/10.1007/978-981-33-4838-7
Ji, D., Lyu, K., Zhao, H., & Kwok, C. K. (2021). Circular L-RNA aptamer promotes target recognition and controls gene activity. Nucleic Acids Research, 49(13), 7280-7291. PMID 34233000 PMC 8287958 doi:10.1093/nar/gkab593 Новый подход к созданию аптамер-опосредованных инструментов для регуляции генов и других целей.

[1] Кушниров В. В., Митькевич О. В., Ураков В. Н., Тер-Аванесян М. Д. [www.rae.ru/use/?section=content&op=show_article&article_id=10000640 АПТАМЕРЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ] // Успехи современного естествознания. — 2013. — № 3. — С. 40-43.

[2] Gold, L., Ayers, D., Bertino, J., Bock, C., Bock, A., Brody, E., ... & Zichi, D. (2010). Aptamer-based multiplexed proteomic technology for biomarker discovery. PLoS ONE 5(12): e15004. PMID 21165148 PMC 3000457 doi:10.1371/journal.pone.0015004

[3] Moaddel, R., Ubaida‐Mohien, C., Tanaka, T., Lyashkov, A., Basisty, N., Schilling, B., ... & Ferrucci, L. (2021). Proteomics in aging research: A roadmap to clinical, translational research. Aging Cell, e13325. PMID 33730416 PMC 8045948 doi:10.1111/acel.13325

[4] Sebastiani, P., Federico, A., Morris, M., Gurinovich, A., Tanaka, T., Chandler, K. B., ... & Perls, T. T. (2021). Protein signatures of centenarians and their offspring suggest centenarians age slower than other humans. Aging cell, 20(2), e13290. PMID 33512769 PMC 7884029 doi:10.1111/acel.13290

[5] Sathyan, S., Ayers, E., Gao, T., Weiss, E. F., Milman, S., Verghese, J., & Barzilai, N. (2020). Plasma proteomic profile of age, health img, and all‐cause mortality in older adults. Aging cell, 19(11), e13250. PMID 33089916 PMC 7681045 doi:10.1111/acel.13250

[6] Yamagishi, S. I., & Matsui, T. (2018). Therapeutic potential of DNA-aptamers raised against AGE-RAGE axis in diabetes-related complications. Current pharmaceutical design, 24(24), 2802-2809. PMID 30156152 doi:10.2174/1381612824666180829110124

[7] Sotokawauchi, A., Matsui, T., Higashimoto, Y., Nishino, Y., Koga, Y., Yagi, M., & Yamagishi, S. I. (2021). DNA aptamer raised against receptor for advanced glycation end products suppresses renal tubular damage and improves insulin resistance in diabetic mice. Diabetes and Vascular Disease Research, 18(1), 1479164121990533. PMID 33535822 doi:10.1177/1479164121990533

[8] В.А. Спиридонова, Т.М. Новикова, В.А. Сизов, В.С. Шашковская, Е.В. Титаева. ДНК-АПТАМЕРЫ К ЭКЗОСАЙТУ I ТРОМБИНА. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВЗАИМОСВЯЗИ И АНТИТРОМБОТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ // Биохимия. — 2019. — Т. 84, вып. 12. — С. 1876–1885. — ISSN 0320-9725. — doi:10.1134/s032097251912011x.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]