综述：适体、指数富集配体系统进化技术（SELEX）及其在诊断、治疗和诊疗中的应用

本文综述了适体、SELEX 技术，探讨其应用、局限及未来方向，助力该领域研究。

　　

引言

适体（Aptamers），作为单链核酸分子，又被形象地称为 “化学抗体”。它能以非凡的亲和力和选择性，精准地与各类目标分子结合。在许多应用场景中，尽管抗体一直以来被视为理想之选，但适体凭借其独特的优势，逐渐崭露头角。其优势包括尺寸小巧、成本低廉、合成过程统一规范、可根据需求进行定制化修饰，并且具备核酸模板特性。

上世纪 90 年代初，Ellington、Szostak 以及 Tuerk、Gold 这两个研究团队，分别成功分离出能够特异性结合不同目标分子的 RNA 序列，为适体的发展拉开了序幕。而指数富集配体系统进化技术（Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment，SELEX），则是一种强大的体外筛选方法，能够从由约 10¹⁵种不同序列组成的庞大核酸库中，筛选出所需的适体。

适体在诊断领域展现出巨大的潜力，它可以与功能基团、药物或纳米颗粒进行化学修饰。令人欣喜的是，新的研究发现适体在检测和中和细菌方面效果显著，为抗击传染病开辟了新的道路。此外，适体还被用于开发创新的生物传感器，实现疾病的早期检测，推动了精准医学的发展。纳米材料与适体的结合，更是进一步提升了适体在医学领域的应用潜力。例如，在癌症治疗中，适体能够将化疗药物直接输送到肿瘤细胞，在发挥治疗作用的同时，最大程度减少对全身的损害。与抗体相比，适体寡核苷酸的微小尺寸使其更容易进入肿瘤细胞。在检测、成像以及靶向药物递送等应用中，适体还可以与非编码 RNA、药物、蛋白质和纳米颗粒等进行偶联。目前，适体作为生物材料，在生物传感探针、诊断和治疗工具、新药研发以及药物递送系统等多个研究方向上广泛应用。针对与多种疾病相关的特定靶点，如病毒感染和癌症，研究人员也在积极探索相关适体。2004 年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了针对血管内皮生长因子的适体 Macugen，用于治疗新生血管性年龄相关性黄斑变性，这成为适体应用发展历程中的一个重要里程碑。

SELEX（指数富集配体系统进化技术）

SELEX 是一种用于筛选适体的关键技术，这些适体是能够特异性结合目标分子的短核酸序列。整个筛选过程包含一系列循环步骤，主要有结合、清洗、纯化和扩增，通过这些步骤不断富集对目标分子具有高亲和力的核酸。

筛选首先要进行孵育，将目标分子与一个包含大量适体的核酸文库共同孵育。这个文库中的适体数量庞大，每个适体都有其独特的序列，它们就像一把把形状各异的 “钥匙”，试图找到与之匹配的 “锁”—— 目标分子。在孵育过程中，适体与目标分子相互作用，尝试结合。孵育结束后，需要对结合了目标分子的适体进行清洗，去除那些没有结合或者结合不紧密的核酸分子。这一步就像是一场 “淘汰赛”，只有与目标分子紧密结合的适体才能留下来。清洗过后，通过纯化技术，将结合了目标分子的适体从混合物中分离出来，得到纯度较高的适体样本。最后一步是扩增，利用 PCR（聚合酶链式反应）等技术，对筛选得到的适体进行扩增，增加其数量，以便进行下一轮筛选。通过多轮这样的循环，能够逐步富集对目标分子具有高亲和力和特异性的适体。

适体技术中的化学修饰和功能增强

适体作为一种小型单链核酸，拥有独特的三维结构，这一结构赋予了它与目标分子高亲和力结合的能力。在适体技术的发展过程中，研究人员发现了许多适合体外筛选方法酶促阶段的核苷酸修饰方式。这些修饰就像是给适体穿上了 “特殊装备”，能够显著提高核酸文库的化学多样性和生物学特性。经过修饰后，适体对核酸酶的稳定性得到增强，就像给适体披上了一层 “防护铠甲”，使其在体内复杂的环境中更不容易被核酸酶降解；同时，适体进入细胞的能力也得到提升，这有助于适体更好地发挥其功能，例如在细胞内实现对特定分子的检测或靶向治疗。

适体的应用

适体在疾病的治疗、诊断和预后评估等方面取得了显著的进展。

在治疗领域，适体可以作为药物载体，将治疗药物精准地输送到病变细胞。以癌症治疗为例，通过将化疗药物与适体偶联，适体能够利用其对肿瘤细胞表面特定分子的识别能力，将药物直接运送到肿瘤细胞内部，提高药物在肿瘤部位的浓度，增强治疗效果，同时减少对正常细胞的损伤，降低药物的副作用。在心血管疾病治疗中，适体也展现出一定的潜力，它可以通过靶向特定的细胞或分子，调节相关的生理过程，达到治疗疾病的目的。

在诊断方面，适体凭借其高特异性和高亲和力的结合特性，成为生物传感器的理想组成部分。基于适体的生物传感器能够快速、灵敏地检测生物标志物。例如，在检测新冠病毒时，利用与新冠病毒特定蛋白具有高亲和力的适体构建生物传感器，能够在短时间内检测出样本中是否存在病毒，为疫情防控提供了有力的工具。在肿瘤诊断中，通过检测血液或其他生物样本中的肿瘤标志物，基于适体的传感器可以实现肿瘤的早期发现，提高患者的治愈率。

在预后评估方面，适体可以帮助医生了解疾病的发展进程和治疗效果。通过监测特定适体与相关分子的结合情况，医生可以判断疾病是否得到有效控制，以及患者的康复情况，为后续的治疗方案调整提供依据。

临床试验

目前，多种适体正在进行临床试验，用于诊断或治疗各种疾病。在肿瘤领域，针对不同类型肿瘤的适体药物正在进行临床试验评估。例如，某些适体药物旨在通过靶向肿瘤细胞表面的特定受体，抑制肿瘤细胞的生长和扩散。在眼科疾病方面，除了前面提到的 Macugen 用于治疗年龄相关性黄斑变性外，还有其他适体药物正在研究用于治疗青光眼、视网膜病变等疾病。在感染性疾病方面，适体也被用于开发新型诊断试剂和治疗药物，如针对流感病毒、艾滋病病毒等病原体的适体正在临床试验中接受检验，评估其在疾病诊断和治疗中的有效性和安全性。

专利

关于适体的专利众多，涵盖了适体的筛选方法、修饰技术、应用领域等多个方面。一些专利聚焦于改进 SELEX 技术，提高适体筛选的效率和特异性；有的专利则关注适体的化学修饰方法，通过独特的修饰策略提升适体的性能；还有大量专利围绕适体在生物传感器、药物递送系统、疾病诊断和治疗等应用方面展开，保护了相关的创新成果，推动了适体技术的商业化发展。

适体的局限性

尽管适体在诊疗应用方面前景广阔，但在发展过程中仍面临诸多挑战。其中一个关键限制在于目标选择。适体有时会出现交叉反应，即它不仅会与预期的目标分子结合，还可能与结构相似的其他分子结合，从而产生脱靶效应。这种情况就好比一把 “钥匙” 开错了 “锁”，可能会引发一系列不良后果。为了解决这个问题，研究人员在 SELEX 筛选过程中采用了负筛选策略，使用结构相关的分子来排除那些容易产生交叉反应的适体。

此外，传统的基于蛋白质的 SELEX 技术存在一定的局限性，它并不适用于未知的、不溶性的或者难以纯化的目标分子。对于这些特殊的目标分子，传统的 SELEX 技术就像遇到了 “难题”，无法有效地筛选出与之特异性结合的适体，这在一定程度上限制了适体在某些领域的应用和发展。

未来展望

适体技术目前仍处于发展的初期阶段，如同一个刚刚起步的 “幼苗”，需要进一步的培育和发展，才能实现更广泛的应用。在适体药物的持续研发过程中，需要在适体设计和优化方面取得更多的创新和突破。

研究人员期望通过发现新的化学修饰方法、构建多样化的结构以及开发新的偶联策略，进一步提高适体的结合亲和力、稳定性和药代动力学特性。这些改进有望重新定义适体在生物医学领域的应用边界，为疾病的诊断、治疗和预防带来更多的可能性。例如，新的化学修饰可能使适体在体内的稳定性大幅提升，延长其作用时间；多样化的结构设计或许能让适体识别更多种类的目标分子，拓宽其应用范围；新的偶联策略则可能实现更高效的药物递送，提高治疗效果。随着技术的不断进步，适体有望在未来的医学领域发挥更为重要的作用，为人类健康带来更多福祉。

结论

在过去的三十年里，适体的研究领域不断拓展，从最初针对小分子和可溶性蛋白质分子，逐渐延伸到细胞表面受体以及器官等层面。随着诊疗技术和核酸工程的不断发展，核苷酸适体的研究和应用取得了显著进展。这些基于单链 RNA 和 DNA 寡核苷酸的小型核酸配体，能够以极高的特异性和亲和力与目标分子结合。它们具有良好的亲和力、较低的免疫原性，并且能够通过化学合成制备，为生物医学领域的研究和应用提供了一种极具潜力的工具。在未来，随着技术的进一步完善和突破，适体有望在疾病的诊断、治疗以及预防等方面发挥更为重要的作用，为人类健康事业做出更大的贡献。