核酸适体筛选技术最新研究情况综述

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核酸适体筛选技术最新研究情况综述

1990 年，Ellington 等[1] 和Tuerk 等[2]创建了一种能制备高特异性、高亲和力结合靶分子的寡

核苷酸技术，称为指数富集的配体系统进化（systematicevolution of ligands by exponential

enrichment,SELEX）技术。用这种技术制备的寡核苷酸分子称为适体（aptamer），一般由几十

个核苷酸组成，可以是 RNA 或单链 DNA. 理论上几乎所有自然界中存在的靶分子均可通过

SELEX 技术筛选得到相应的适体。20 多年来，核酸适体作为新型的仿生识别元素，在疾病诊

断治疗、药物筛选、分子识别、分析检测等众多领域得到了广泛的应用，国内外众多科学工作

者通过 SELEX 技术筛选得到了多种靶分子的适体，核酸适体筛选技术本身也得到了不断地完

善和发展。

1 SELEX 技术的原理及流程

SELEX 技术是体外筛选核酸适体的基本方法，是一种以组合化学技术、PCR 技术以及基因克

隆测序技术等为基础的现代分子进化工程技术，该技术的操作流程类似于达尔文的生物进化论

中所包含的 3 个过程：自发突变、自然选择和大量增殖[3].采用 SELEX 技术筛选适体包括以下

几个基本步骤：①人工合成随机的寡核苷酸序列文库，文库的容量一般在 1014~ 1018 之间，文

库中随机寡核苷酸序列一般为 20 ~ 60 个碱基文库；②在特定的筛选缓冲体系中将寡核苷酸库

与靶分子孵育；③用离心法、柱层析法、膜过滤法、毛细管电泳法、磁珠法等特定的方法，将

与靶分子结合的寡核苷酸序列从体系中分离；④对分离的特异性结合的核酸序列进行 PCR 扩

增；⑤将 PCR 扩增获得双链 DNA 利用磁珠法、核酸外切酶法、变性高效液相色谱法拆分获得

次级的寡核苷酸库；⑥重复② ~ ⑤步，随着筛选轮数的不断增加，文库里亲和力低的寡核苷酸

序列被逐渐淘汰，对最终筛选到的寡核苷酸序列进行克隆测序，并对寡核苷酸序列与相应的靶

分子结合的特异性和亲和力进行鉴定和检测[4].

2 核酸适体的筛选方法

将分子进化的过程在体外进行是 SELEX 技术最大的特点，但在适体筛选的实际过程中，往往

会受到筛选环境以及 SELEX 技术本身的限制，影响到筛选效率和效果。近年来，在传统

SELEX 技术的基础上，新的 SELEX 技术不断涌现，这些新的技术在不断完善 SELEX 技术的

同时，也极大地推动了适体技术在生物医学、药物筛选、靶向治疗、农药检测[5]、环境监测、

食品安全等领域中的发展和应用。

2. 1 毛细管电泳 SELEX（capillary electrophoresisSELEX,CE-SELEX）技术

如何将与靶分子结合的寡核苷酸从体系中分离出来，是限制传统 SELEX 技术发展的一个瓶

颈。2004 年，Mendonsa 等[6]根据核酸适体与靶分子结合后使靶分子原有的质量和构象发生改

变并导致其电泳行为变化的特性，运用毛细管电泳技术将靶分子结合的核酸与游离的核酸进行

了有效的分离。2005 年，Drabovich 等[7]利用 CE-SELEX 技术，仅用3 轮筛选就获得了能特异

性结合 Muts 蛋白的适体。Tang 等[8]对毛细管电泳法与亲和层析法筛选蓖麻毒素的适体的结果

进行比较，亲和层析法在第9 轮筛选后结合率仅为38. 5%, 而毛细管电泳法在第2 轮筛选后结

合率已达60. 2%, 经过4 轮筛选后结合率高达 87. 2%, 整个实验在2周之内完成。CE-SELEX 技

术最大的优点就是显着提高了筛选效率，一般仅需 2 ~ 4 轮筛选即可获得所需适体[4].利用毛细

管电泳的微量流体技术使得筛选效率大大提高，尤其适用于常规筛选不易获得的极少量靶物质

的适体[9].徐华等[10] 以表达有绿色荧光蛋白的HepG2 细胞作为靶细胞，利用 CE-SELEX 技术

仅经过1 轮筛选就获得了较好的效果。Krylov 等[11]将动力学方法与毛细管电泳结合，创建了

平衡混合物非平衡毛细管电泳（non-equilibrium capillaryelectrophoresis of equilibrium

mixtures,NECEEM）技术。Berezovski 等[12] 利用 NECEEM 技术，仅用了 1轮筛选就获得了亲

和力为 1 nmol / L 的法呢基转移酶（farnesyltransferase,FTase）适体。Yang 等[13]利用 CE-

SELEX 技术，仅用了 3 轮筛选就获得了 NMM（N-methyl mesoporphyrin）的适体。Tran 等[14]

利用这种方法，经过8 轮筛选成功获得了花生过敏原之一的阿糖胞苷H1 的适体。CE-SELEX

技术的主要缺陷是进样体积小（nL 级），文库中 DNA 分子的数量一般只有1013 个[4].

2. 2 荧光磁珠 SELEX（FluMag SELEX）技术

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摘要：

核酸适体筛选技术最新研究情况综述1990年，Ellington等[1]和Tuerk等[2]创建了一种能制备高特异性、高亲和力结合靶分子的寡核苷酸技术，称为指数富集的配体系统进化（systematicevolutionofligandsbyexponentialenrichment,SELEX）技术。用这种技术制备的寡核苷酸分子称为适体（aptamer），一般由几十个核苷酸组成，可以是RNA或单链DNA.理论上几乎所有自然界中存在的靶分子均可通过SELEX技术筛选得到相应的适体。20多年来，核酸适体作为新型的仿生识别元素，在疾病诊断治疗、药物筛选、分子识别、分析检测等众多领域得到了广泛的应用，国...

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