核酸适配体是一类能与靶标分子高亲和力结合的短链单链DNA或RNA,常被称作“化学抗体”。自1990年通过SELEX技术首次报道以来,适配体在分子诊断和靶向治疗领域吸引了大量研究投入。2026年9月8日,上海交通大学谭蔚泓院士团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊发表了题为“Nucleic acid aptamers: new methods for selection, target validation, molecular diagnostics and therapeutics”的综述论文。研究团队归纳了近五年适配体筛选技术、靶点验证方法以及分子诊断和治疗策略的主要进展,并且讨论了该领域从实验室研究向临床转化过程中面临的障碍与可能的发展方向。
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Chang等人开发的Pro-SELEX平台把乳液PCR和微流控分选结合起来,将传统需要多轮重复的筛选过程压缩到单轮就能完成,并且实现了对适配体亲和力的可编程调控。Alkhaima等人建立的核酸酶辅助筛选策略把靶标结合事件转换成酶切抵抗信号,有效富集了解离速率缓慢的高亲和力序列。Iwano团队在2022年提出的RaptGen框架首次将变分自编码器与隐马尔可夫模型结合,实现了适配体的计算机生成和活性指导优化。随后出现的AptaDiff、DL-SELEX和RhoDesign等平台继续拓展了计算设计的能力,其中RhoDesign已经能够从靶标的三维结构直接生成适配体序列。Luo等人开发的SPARK-seq平台代表了多模态整合的最新进展,他们把CRISPR基因扰动与单细胞多组学融合在一起,在同一套流程中同时解析适配体结合动力学、靶标表达谱和细胞表型特征。
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在靶点验证环节,He等人利用简化的核磁共振策略成功解析了sgc8c适配体的三维折叠结构,他们发现这个结构由一个复杂的三向连接构成,并且依赖远程三级相互作用来维持稳定,这一结果为后续的功能优化提供了清晰的结构模板。Khoshouei等人借助DNA折纸模板辅助冷冻电镜技术,成功可视化了分子量仅有8kDa的凝血酶结合适配体,突破了冷冻电镜在小分子量核酸结构解析上的技术瓶颈。AlphaFold 3这类人工智能预测工具能够快速评估适配体序列的折叠稳定性和空间构象,研究团队可以用它先做一轮结构筛选,再挑出最有希望的候选去做实验验证。在靶标识别方面,Lv等人利用SILAC标记和液相色谱-串联质谱联用技术鉴定出PTPRF是某个适配体的主要靶标。SPARK-seq平台则更进一步,通过数字解卷积逻辑在单细胞水平上把适配体结合信号和特定基因敲除事件关联起来,做到了适配体和它的靶标同步发现。
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分子诊断领域出现了多种新策略。研究团队设计了多适配体面板,能够同步检测癌细胞表面的多个标志物,并且引入了杂交链式反应、滚环扩增和CRISPR-Cas系统来增强检测信号的强度。分子逻辑电路技术让适配体诊断平台具备了布尔逻辑运算能力,在复杂生物样本中可以精准识别多种标志物的组合模式。机器学习和深度神经网络开始用于解码适配体传感数据和优化实验条件,适配体组学概念也为高通量测序驱动的生物标志物发现提供了系统性框架。在治疗方面,多价适配体构建体显著增强了结合亲合力和肿瘤滞留能力。Chen等人设计的环状多特异性适配体-药物偶联物在一个DNA支架上整合了三种靶向适配体和三种不同机制的药物,协同激活了先天免疫和适应性免疫应答。
作者认为,尽管FDA已经批准了Macugen和Izervay两款适配体药物,并且有超过71种适配体相关制剂进入临床试验,但适配体的临床转化仍然受到体内稳定性不足、肾脏快速清除和肝脾非特异性蓄积等问题的制约。因此,在未来的研究中,化学修饰、纳米材料偶联和人工智能辅助优化是克服这些瓶颈的主要技术路径。
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