Aptamer-Optimierungsdienst

Aptamere sind einkettige Oligonukleotide, die spezifisch an Zielmoleküle binden können. Durch adaptive Faltung bilden sie mithilfe verschiedener Wechselwirkungskräfte, wie z. B. Basenpaarung, Wasserstoffbrückenbindungen, π-π-Wechselwirkungen und elektrostatischen Kräften, eine spezifische dreidimensionale Struktur. Diese Struktur bindet spezifisch an Zielmoleküle durch intermolekulare Kräfte. Aptamere werden üblicherweise mittels SELEX-Screening erzeugt. Optimierungsmethoden für Aptamere konzentrieren sich hauptsächlich auf die Verbesserung ihrer Affinität, Selektivität und Stabilität.

Alpha Lifetech hat sich der Bereitstellung präziser und effizienter Dienstleistungen im Bereich Nukleinsäure-Aptamer-Screening und -Optimierung verschrieben. Der Screening- und Optimierungsprozess ist nicht nur ein entscheidender Schritt zur Gewinnung hochwertiger Aptamere, sondern auch eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung dieser Anwendungen. Alpha Lifetech führt kontinuierlich innovative Technologien ein und optimiert seine Serviceprozesse, um stets branchenführende Dienstleistungen anzubieten und seinen Kunden ein noch effizienteres Erlebnis im Bereich Nukleinsäure-Aptamer-Screening und -Optimierung zu ermöglichen.

SELEX Aptamerauswahl

Alpha Lifetech konzentriert sich seit vielen Jahren auf die Entwicklung von Nukleinsäure-Aptameren, die sich hauptsächlich in Nukleinsäure-Aptamer-Design, Nukleinsäure-Aptamer-Bibliothekskonstruktion, Nukleinsäure-Aptamer-Screening und Nukleinsäure-Aptamer-Synthese gliedert.

Die SELEX-Screening-Technik ist die wichtigste Methode zum Screening von Aptameren. Alpha Lifetech bietet neben der SELEX-Aptamerauswahl auch weitere Methoden basierend auf der SELEX-Technologie an, wie z. B. Cell-SELEX, CE-SELEX und Capture-SELEX. Durch In-vitro-Screening von Aptameren werden solche identifiziert, die das Zielmolekül spezifisch erkennen und eine hohe Affinität zu diesem aufweisen. Anschließend erfolgt die Hochdurchsatzsequenzierung der gescreenten Aptamere, bevor diese schließlich durch In-vitro-Synthese hergestellt werden. Darüber hinaus optimiert Alpha Lifetech die ausgewählten Aptamere und verifiziert deren Funktionalität.

Einführung in die Aptameroptimierung

Obwohl die mittels SELEX-Technologie identifizierten Nukleinsäure-Aptamere eine starke Affinität zu den Zielmolekülen aufweisen, müssen die Aptamere in der Praxis noch optimiert werden, um die Aptamerspezifität, die Aptamersaffinität und die Aptamersstabilität weiter zu verbessern und so den Anforderungen spezifischer Anwendungsszenarien gerecht zu werden.

Die wichtigsten Aptameroptimierungsmethoden umfassen folgende Aspekte:

Strukturschnitt

Verkürzung: Durch Entfernen von Teilen der Aptamersequenz, die die Bindungsfähigkeit des Zielmoleküls nicht oder nur geringfügig beeinträchtigen, während der Kernerkennungsbereich erhalten bleibt, kann die Länge des Aptamers verkürzt und seine Syntheseeffizienz sowie seine Stabilität verbessert werden.

Basierend auf Sekundärstruktursimulationen und empirischen Versuchen wurde die lokale höhere Struktur des Aptamers (wie Stammring, Pseudojunktion, G-Quadruplett usw.) künstlich definiert, ungeformte oder gepaarte Einzelketten entfernt, der Stamm verkürzt, kleine konvexe Ringe entfernt, Ringe verkleinert usw. Mithilfe von Molekulardocking-Technologie wird die dreidimensionale Struktur des Aptamers und des Zielmoleküls vorhergesagt, um eine präzisere Anpassung zu ermöglichen.

Einführung der Mutation

Zufällige MutationDurch den Einsatz von Mutagenesetechniken (wie z. B. PCR-Mutagenese) zur Einführung zufälliger Mutationen in die Aptamersequenz und anschließendes erneutes Screening mittels SELEX-Technologie lassen sich Mutanten mit höherer Affinität und Selektivität gewinnen. Diese Methode ermöglicht es, die Diversität von Aptamersequenzen zu erforschen und neue Bindungsmuster sowie Optimierungsansätze zu entdecken.

ortsspezifische MutationBasierend auf Strukturanalysen und der Vorhersage von Bindungsstellen werden mögliche Mutationsstellen für Einzel- oder Mehrfachbasenaustausche ausgewählt, um die Auswirkungen verschiedener Sequenzen auf die Aptamerleistung zu untersuchen. Gezielte Mutationen ermöglichen die präzise Steuerung der Strukturveränderungen des Aptamers und somit dessen Optimierung.

Chemische Modifizierung

Das Aptamer wird chemisch modifiziert, und es werden Modifikationsgruppen an verschiedenen Positionen des Aptamers eingeführt (z. B. Base, Zuckerring, Phosphatgruppe usw.), um die Stabilität, die Anti-Nuklease-Fähigkeit und die Affinität des Aptamers zu verbessern.

Abb. 1 Häufige Modifikationen von Aptameren. (Referenzquelle:Buch „Nukleinsäuren“, Kapitel „Nukleinsäure-Aptamere“.

Gängige Modifikationen umfassen 2'-Fluorribose, 2'-Aminoribose, 2'-O-Methylribose, LNA (Locked Nucleic Acid) und unmethylierte Purinnukleinsäure (UNA). Diese Modifikationen können die Erkennung durch Nukleasen verringern, die Resistenz von Aptameren gegenüber dem Abbau erhöhen oder deren Bindungseigenschaften an Zielmoleküle verändern.

Einführung in den Funktionsbereich

Das Aptamer wird mit neuen Funktionen ausgestattet, wie beispielsweise Enzymaktivität und Fluoreszenzsignalgebung. Die Ligandenbindungsregion wird mit der katalytischen Region kombiniert, um ein Aptamer mit Enzymaktivität zu erzeugen. So entsteht beispielsweise durch das Hinzufügen von Regionen, die an fluoreszierende Moleküle binden, ein selbstberichtendes Aptamer, das nach erfolgreicher Zielbindung ein Fluoreszenzsignal aussendet.