Angew. Chem. :肿瘤微环境选择稳定型核酸适体的构建

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核酸适体被誉为“化学抗体”,在肿瘤靶向诊疗领域展现出巨大应用前景。然而,作为一种寡核苷酸分子,核酸适体容易被生物体系中的核酸酶降解,极大地限制其实际应用。因此,提高核酸适体的生物稳定性,是推动其临床应用的关键。目前,已有大量工作通过对核酸分子进行化学修饰提高其抗酶切能力。然而,这些工作往往需要通过繁琐、耗时的实验来对化学修饰的数目、位置和种类等进行优化,才能保证在提高核酸适体抗酶切能力的同时,不影响其靶标识别能力。同时,这些化学修饰将改变核酸适体在体内的代谢动力学,从而延长其在正常器官中滞留时间,这可能会引起严重的背景干扰或不可预测的毒副作用。因此,如何在不改变核酸适体识别功能和生物相容性的前提下,选择性地提高其在病变部位的稳定性仍是一项具有挑战性的科学议题。


近日,谭蔚泓院士、邱丽萍教授团队通过在肿瘤特异性核酸适体sgc8c的两末端延伸出可结合ATP分子的核酸适体形成ARP-sgc8c,利用肿瘤微环境中较高浓度的ATP结合ARP-sgc8c保护其免受核酶降解,选择性提高其生物稳定性,而在含有相对较低浓度ATP的组织或者器官,ARP-sgc8c可以被正常降解与代谢,该策略成功利用肿瘤微环境的特征参数 (高ATP浓度),发展了微环境选择响应型稳定策略,在保证核酸适体在正常器官被快速代谢的提前下,选择性提高了其在肿瘤部位的生物稳定性,为核酸适体乃至核酸类诊疗试剂的研发提供了新思路。



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文章通过实验考察了ATP核酸适体的引入对sgc8c识别能力的影响,结果表明ARP-sgc8c与sgc8c结合靶细胞能力相当,同时通过平衡解离常数(Kd)的测定,进一步证明了ATP核酸适体的引入对sgc8c的特异识别能力几乎没有影响。

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ARP-sgc8c对靶标细胞结合能力的表征

其次,文章通过凝胶电泳与流式分析证明了ATP高浓度的环境中,ARP-sgc8c 的血清(10% FBS)稳定性显著提高;而ATP缺乏的血清中,ARP-sgc8c 4小时后基本完全降解。

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ARP-sgc8c在血清环境下的稳定性分析

最后,该工作通过小鼠成像中考察了ARP-sgc8c的活体性能。实验结果表明ARP-sgc8c可以实现在肿瘤部位的快速富集,且相对sgc8c具有更长的停留时间。而在正常小鼠中,ARP-sgc8c在各器官均具有较快的代谢速度,说明了ARP-sgc8c在肿瘤部位稳定性的提高为ATP依赖型。

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ARP-sgc8c在荷瘤及正常裸鼠中体分布情况

文信息

Engineering Aptamers with Selectively Enhanced Biostability in the Tumor Microenvironment

Sitao Xie, Zhimin Wang, Ting Fu, Liyan Zheng, Hui Wu, Lei He, Huidong Huang, Cai Yang, Ruowen Wang, Xu Qian, Liping Qiu, Weihong Tan 

文章的第一作者是中国科学院基础医学与肿瘤研究所谢斯滔研究员与湖南大学博士研究生王智敏;

文章的通讯作者是湖南大学邱丽萍教授与中国科学院基础医学与肿瘤研究所谭蔚泓院士


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202201220




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