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.
2. Перспективным для диагностики форматом является создание чипов со множеством аптамеров и возможностью одновременной детекции многих белков.
3. Для аффинной очистки молекул-мишеней.
4. Для эффективного и специфичного ингибирования белков-мишеней. Такое ингибирование может быть использовано как в исследовательских целях, так и для создания новых лекарств. Некоторые такие лекарства уже находятся на стадии клинических испытаний.
5. Перспективным направлением использования аптамеров является направленный транспорт лекарств. Аптамеры в этом случае определяют адресность доставки (targeting ligands).

ДНК-аптамеры

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.

Литература

• 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.