Aptamer-Optimierungsdienst

Aptamere sind einkettige Oligonukleotide, die spezifisch an Zielmoleküle binden können. Durch adaptive Faltung und verschiedene Wechselwirkungen wie komplementäre Nukleotidbasenpaarung, Wasserstoffbrückenbindung, π-π-Stapelung und elektrostatische Kräfte bilden sie eine spezifische dreidimensionale Struktur. Diese Struktur bindet spezifisch an Zielmoleküle durch intermolekulare Kräfte. Aptamere werden üblicherweise durch SELEX-Screening hergestellt. Aptameroptimierungsmethoden konzentrieren sich hauptsächlich auf die Verbesserung der Affinität, Selektivität und Stabilität von Aptameren.

Alpha Lifetech bietet seinen Kunden präzise und effiziente Screening- und Optimierungsdienstleistungen für Nukleinsäure-Aptamere. Der Screening- und Optimierungsprozess ist nicht nur ein wichtiger Schritt zur Gewinnung hochwertiger Aptamere, sondern auch eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung dieser Anwendungen. Alpha Lifetech führt kontinuierlich Spitzentechnologien ein und optimiert Serviceprozesse, um sicherzustellen, dass unsere Dienstleistungen stets an der Spitze der Branche stehen und unseren Kunden ein effizienteres Screening- und Optimierungserlebnis für Nukleinsäure-Aptamere bieten.

SELEX-Aptamerauswahl

Alpha Lifetech konzentriert sich seit vielen Jahren auf die Entwicklung von Nukleinsäure-Aptameren, die sich hauptsächlich auf das Design von Nukleinsäure-Aptameren, den Aufbau von Nukleinsäure-Aptamer-Bibliotheken, das Screening von Nukleinsäure-Aptameren und die Synthese von Nukleinsäure-Aptameren erstreckt.

Die SELEX-Screening-Technik ist die wichtigste Methode zum Screening von Aptameren. Alpha Lifetech bietet nicht nur die SELEX-Aptamerselektion an, sondern auch andere auf der SELEX-Technologie basierende Methoden wie Cell-SELEX, CE-SELEX, Capture-SELEX usw. Durch In-vitro-Screening von Aptameren werden Aptamere gewonnen, die das Zielmolekül spezifisch identifizieren und eine hohe Affinität zum Zielmolekül aufweisen. Anschließend wird eine Hochdurchsatzsequenzierung der gescreenten Aptamere durchgeführt und schließlich werden die Aptamere durch chemische In-vitro-Synthese synthetisiert. Darüber hinaus kann Alpha Lifetech die ausgewählten Aptamere optimieren und ihre Funktionen verifizieren.

Einführung in die Aptameroptimierung

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

Die wichtigsten Methoden zur Aptameroptimierung umfassen die folgenden Aspekte:

Strukturschneiden

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

Auf der Grundlage von Sekundärstruktursimulationen und empirischen Versuchen und Irrtümern wurde die lokale höhere Struktur des Aptamers (wie Stammring, Pseudojunction, G-Quadruplet usw.) künstlich definiert, ungeformte oder gepaarte Einzelketten wurden entfernt, der Stamm wurde verkürzt, kleine konvexe Ringe wurden entfernt, Ringe wurden reduziert usw. Mithilfe der Molekular-Docking-Technologie werden die dreidimensionale Struktur des Aptamers und des Zielmoleküls für eine genauere Anpassung vorhergesagt.

Einführung einer Mutation

Zufällige Mutation: Durch den Einsatz von Mutagenesetechniken (wie PCR-Mutagenese) zur Einführung zufälliger Mutationen in die Aptamersequenz und ein erneutes Screening mittels SELEX-Technologie können Mutanten mit höherer Affinität und Selektivität erhalten werden. Mit dieser Methode lässt sich die Diversität von Aptamersequenzen erforschen und neue Bindungsmuster und Optimierungsmöglichkeiten aufdecken.

Ortsspezifische Mutation: Basierend auf Strukturanalysen und der Vorhersage von Bindungsstellen werden mögliche Mutationsstellen für den Austausch einzelner oder mehrerer Basen ausgewählt, um die Auswirkungen verschiedener Sequenzen auf die Leistung des Aptamers zu untersuchen. Durch ortsspezifische Mutationen können die Strukturänderungen des Aptamers präzise gesteuert und so seine Leistung optimiert werden.

Chemische Modifikation

Das Aptamer wird chemisch modifiziert und an verschiedenen Positionen des Aptamers werden Modifikationsgruppen eingeführt (wie Base, Zuckerring, Phosphatgruppe usw.), um die Stabilität, Antinukleasefähigkeit und Affinität des Aptamers zu verbessern.

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

Zu den häufigsten Modifikationen zählen 2'-Fluorribose, 2'-Aminoribose, 2'-o-Methylribose, LNA (Locked Nucleic Acid) und unmethylierte Purinnukleinsäure (UNA). Diese Modifikationen können die Erkennung von Nukleasen verringern, die Widerstandsfähigkeit von Aptameren gegen Abbau erhöhen oder ihre Bindungseigenschaften an Zielmoleküle verändern.

Einführung in den Funktionsbereich

Der Aptamer erhält neue Funktionen wie Enzymaktivität und Fluoreszenzmeldefähigkeit. Die Ligandenbindungsregion wird mit der katalytischen Region kombiniert, um einen Aptamer mit Enzymaktivität zu erzeugen. Beispielsweise entsteht durch das Hinzufügen von Regionen, die an fluoreszenzemittierende Moleküle binden, ein selbstmeldender Aptamer, der nach erfolgreicher Zielbindung ein Fluoreszenzsignal aussendet.