پلتفرم سنتز آپتامر

مقدمه‌ای بر آپتامرهای اسید نوکلئیک

آپتامرهای اسید نوکلئیک، که با نام‌های آپتامرها، کمپلکس‌ها و آنتی‌بادی‌های شیمیایی نیز شناخته می‌شوند، با غربالگری سلکس در شرایط آزمایشگاهی (in vitro selex screening) با تکنیک تکامل سیستم غنی‌سازی نمایی لیگاند (ligand exponential riching system evolution) یا SELEX به دست می‌آیند. این یک دئوکسی ریبونوکلئیک اسید تک رشته‌ای (ssDNA) یا ریبونوکلئیک اسید (RNA) است که به طور خاص و کارآمد به یک مولکول هدف متصل می‌شود و معمولاً از 20 تا 80 باز تشکیل شده است.

آپتامرهای اسید نوکلئیک به‌دست‌آمده از غربالگری آزمایشگاهی (in vitro screening) از نظر ساختاری پایدار، سنتز آسان و اصلاح آسان هستند و از نظر سنتز و کاربرد، نسبت به آنتی‌بادی‌های مشتق‌شده از زیست‌شناسی که معمولاً استفاده می‌شوند، برتری دارند. علاوه بر این، آپتامرهای اسید نوکلئیک می‌توانند به‌طور اختصاصی از طریق نیروهای مختلف به اهداف خود متصل شوند. به‌طورکلی، آن‌ها با مولکول‌های کوچک بر اساس طیف وسیعی از صورت‌بندی‌ها (مثلاً سنجاق سر، مقعر-محدب، شبه‌پیچیده و غیره) از طریق پیوند هیدروژنی، نیروهای الکترواستاتیک، برهمکنش‌های آبگریز و غیره برهمکنش می‌کنند. بسته به هدف، آپتامرهای اسید نوکلئیک شامل آپتامرهای DNA، آپتامرهای RNA، آپتامرهای پروتئینی و آپتامرهای غشای سلولی می‌شوند.

پلتفرم سنتز آپتامر آلفا لایف‌تک، که عمدتاً شامل سرویس سنتز کتابخانه آپتامر SELEX و سرویس توسعه آپتامر (DNA، RNA یا XNA) و همچنین سرویس‌های غربالگری آپتامر پایین‌دستی، بهینه‌سازی آپتامر و آنالیز شناسایی آپتامر است.

فرآیند فنی سنتز آپتامر

اصل اساسی و فرآیند تکنولوژیکی

فرآیند فناوری سنتز آپتامر اسید نوکلئیک به این صورت است که کتابخانه‌ای از الیگونوکلئوتیدهای تک رشته‌ای به صورت شیمیایی در شرایط آزمایشگاهی سنتز می‌شوند، با ماده هدف مخلوط می‌شوند و کمپلکسی از ماده هدف و اسید نوکلئیک در مخلوط وجود دارد، اسید نوکلئیکی که به ماده هدف متصل نمی‌شود شسته می‌شود و مولکول‌های اسید نوکلئیکی که به ماده هدف متصل می‌شوند جدا می‌شوند و مولکول‌های اسید نوکلئیک به عنوان الگو برای انجام تکثیر PCR برای دور بعدی غربالگری استفاده می‌شوند. از طریق غربالگری و تکثیر مکرر سلکس، برخی از مولکول‌های DNA یا RNA که به ماده هدف متصل نمی‌شوند یا میل ترکیبی کم یا متوسطی برای ماده هدف دارند شسته می‌شوند و آپتامرها، یعنی DNA یا RNA با میل ترکیبی بالا برای ماده هدف، از کتابخانه تصادفی بسیار بزرگ جدا می‌شوند و خلوص آنها با فرآیند سلکس افزایش می‌یابد و در نهایت بخش بزرگی از کتابخانه را اشغال می‌کنند.

نکات کلیدی فرآیند فنی

فرآیند غربالگری سلکس آپتامرهای اسید نوکلئیک با مونتاژ کتابخانه‌های الیگونوکلئوتیدی تصادفی سنتز شده شیمیایی آغاز می‌شود. کتابخانه‌های الیگونوکلئوتیدی تصادفی ظرفیت کتابخانه‌ای زیادی دارند. تنوع بالا مزیت قابل توجه آن است. از لحاظ تئوری، اگر توالی تصادفی در یک الیگونوکلئوتید از n باز تشکیل شده باشد، ظرفیت کتابخانه 4n است. اگر کتابخانه اصلاح‌شده مصنوعی را در نظر بگیریم، تنوع توالی‌های تصادفی افزایش می‌یابد. در حال حاضر، طول توالی‌های تصادفی الیگونوکلئوتیدهایی که معمولاً در آزمایش‌های SELEX استفاده می‌شوند، عموماً 30 باز است و ظرفیت کتابخانه می‌تواند تا 10^18 باشد. ظرفیت کتابخانه برای غربالگری سلکس لیگاندهای با میل ترکیبی بالا بسیار مهم است. با این حال، از آنجایی که غلظت کتابخانه‌های مصنوعی مشخص است، توالی‌های تصادفی بیش از حد طولانی، فراوانی هر الیگونوکلئوتید را در کتابخانه‌ها کاهش می‌دهند که این امر احتمال غربالگری سلکس برای یک آپتامر خاص را کاهش می‌دهد. به طور کلی، ظرفیت کتابخانه ۱۰^۱۳ تا ۱۰^۱۵ در دور اول غربالگری selex می‌تواند نیازهای عملی را برآورده کند.

شکل 1 فرآیند فنی SELEX

مزایای آپتامر اسید نوکلئیک

مزایا	جزئیات
مستقیم	اجتناب از فرآیند سنتی آزمایش‌های حیوانی و انتخاب مستقیم از کتابخانه‌های آزمایشگاهی؛ غربالگری سلکس برای آپتامرهای مولکول‌های هدف که غیرایمونوژنیک، کم‌ایمونوژنیک یا حتی سمی هستند.
طیف گسترده ای از کاربردها	مولکول‌های هدف می‌توانند رنگ‌های آلی، اسیدهای آمینه، پروتئین‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها، پپتیدها، ویتامین‌ها، داروها، حتی سلول‌ها، عوامل بیماری‌زا، ویروس‌ها، بافت‌ها و غیره باشند.
وابستگی شدید	آپتامرها اختصاصیت و تمایل بالایی برای غربالگری مولکول‌های هدف در شرایط آزمایشگاهی (in vitro) نشان می‌دهند.
پایداری	آپتامرها اندازه کوچکی دارند، به راحتی به دست می‌آیند، در سنتز قابل تکرار هستند و پایداری آنها را می‌توان با سنتز و اصلاح شیمیایی افزایش داد. آپتامرها از نظر شیمیایی پایدار هستند، ماندگاری طولانی دارند و می‌توانند در دمای اتاق حمل شوند.

// کاربردهای آپتامر اسید نوکلئیک //

01/

پزشکی بالینی: درمان هدفمند تومور، تکنیک‌های تشخیص سرطان

گزارش‌های اعتباری گلادتراست با موفقیت بر اساس بزرگترین پایگاه داده اطلاعات اعتباری آنلاین کسب و کار - CreditVision - ساخته می‌شوند.
این پایگاه داده به موقع اطلاعات بیش از ۲۰۰۰۰۰ منبع داده را جمع‌آوری و به صورت پویا به‌روزرسانی می‌کند. فرآیند به‌روزرسانی و مدیریت اطلاعات می‌تواند دقت اطلاعات را تضمین کند.

02/

زمینه آزمایش تحلیلی: تشخیص آلاینده‌های آلی، تشخیص داروهای مولکول کوچک، تشخیص پاتوژن‌های غذایی

در این زمینه، فناوری سنتز آپتامر اسید نوکلئیک همراه با ایمونوکروماتوگرافی طلای کلوئیدی مورد استفاده قرار خواهد گرفت، که در آن ابتدا طلای کلوئیدی تهیه و کیفیت آن شناسایی می‌شود و سپس به آپتامر اسید نوکلئیک متصل شده، مشخصه‌یابی شده و روی یک پد اتصال اسپری می‌شود و نوارهای تست با استفاده از آنتی‌بادی پلی‌کلونال مورد نظر به عنوان خط تشخیص و توالی مکمل آپتامر اسید نوکلئیک به عنوان خط کنترل کیفیت تهیه می‌شوند تا وجود ماده هدف بر اساس نتایج آزمایش‌های منفی و مثبت تجزیه و تحلیل شود.

۰۳/

حوزه زیستی: توسعه حسگرهای زیستی

حسگرهای آپتامر اسید نوکلئیک از آپتامر به عنوان یک عنصر تشخیصی برای تشخیص یک ماده هدف و تبدیل نتیجه تشخیص به سیگنالی که قابل اندازه‌گیری باشد، استفاده می‌کنند. تبدیل سیگنال می‌تواند الکتروشیمیایی، نوری، دمایی، پیزوالکتریک، مغناطیسی و میکرومکانیکی یا ترکیبی از این تکنیک‌ها باشد. در مقایسه با روش‌های تشخیصی موجود، حسگرهای مبتنی بر آپتامر اسید نوکلئیک عموماً به راحتی کار می‌کنند، اختصاصی، پاسخگو و حساس هستند و این مزایا باعث می‌شود که استفاده از آنها در نمونه‌های واقعی آسان‌تر باشد و چشم‌انداز خوبی برای توسعه داشته باشند.