アプタマー最適化サービス

アプタマーは、標的分子に特異的に結合できる単鎖オリゴヌクレオチドです。ヌクレオチド塩基の相補的ペアリング、水素結合、π-πスタッキング、静電相互作用など、様々な相互作用力による適応的な折り畳みを経て、特異的な三次元構造を形成します。この構造は、分子間力によって標的分子に特異的に結合します。アプタマーは通常、SELEXスクリーニングによって生成されます。アプタマー最適化手法は、主にアプタマーの親和性、選択性、安定性の向上に重点を置いています。

Alpha Lifetechは、お客様に正確かつ効率的な核酸アプタマーのスクリーニングおよび最適化サービスを提供することに尽力しています。スクリーニングと最適化のプロセスは、高品質なアプタマーを得るための重要なステップであるだけでなく、これらのアプリケーションを発展させるための重要な基盤でもあります。Alpha Lifetechは、常に業界の最先端を行くサービスを提供し、お客様により効率的な核酸アプタマーのスクリーニングおよび最適化サービス体験をお届けするために、最先端技術の導入とサービスプロセスの最適化を継続的に行っています。

SELEXアプタマー選択

Alpha Lifetechは長年にわたり核酸アプタマーの開発に注力しており、主に核酸アプタマーの設計、核酸アプタマーライブラリーの構築、核酸アプタマーのスクリーニング、および核酸アプタマーの合成に取り組んでいます。

SELEXスクリーニング技術は、アプタマーをスクリーニングするための主要な手法です。Alpha Lifetechは、SELEXアプタマー選択だけでなく、Cell-SELEX、CE-SELEX、Capture-SELEXなど、SELEX技術に基づいた他の手法も提供しています。アプタマーのin vitroスクリーニングにより、標的分子を特異的に識別し、標的分子に対する高い親和性を持つアプタマーが得られ、その後、スクリーニングされたアプタマーに対してハイスループットシーケンス解析が行われ、最終的にin vitro化学合成によってアプタマーが合成されます。さらに、Alpha Lifetechは、選択されたアプタマーの最適化と、最適化されたアプタマーの機能検証も行っています。

アプタマー最適化入門

SELEX技術によってスクリーニングされた核酸アプタマーは標的分子に対して強い親和性を持つものの、実際の応用においては、特定の応用シナリオのニーズを満たすために、アプタマーの特異性、親和性、安定性をさらに向上させるための最適化が必要である。

アプタマー最適化の主な手法には、以下の側面が含まれます。

構造切断

切断：標的分子の結合能力に影響を与えない、または影響が少ないアプタマー配列の部分を除去し、コア認識領域を保持することで、アプタマーの長さを短縮し、合成効率とアプタマーの安定性を向上させることができます。

二次構造シミュレーションと経験的な試行錯誤に基づいて、アプタマーの局所的な高次構造（ステムリング、擬似接合、G四重項など）を人為的に定義し、未形成または対になった単鎖を除去し、ステムを短縮し、小さな凸状リングを除去し、リングを縮小するなどしました。分子ドッキング技術を使用して、アプタマーと標的分子の三次元構造を予測し、より正確な調整を行いました。

突然変異の導入

ランダムな突然変異PCR変異導入などの変異導入技術を用いてアプタマー配列にランダムな変異を導入し、SELEX法で再スクリーニングすることで、より高い親和性と選択性を持つ変異体を得ることができる。この方法により、アプタマー配列の多様性を探求し、新たな結合パターンや最適化の方向性を発見することが可能となる。

部位特異的変異構造解析と結合部位予測に基づき、単一塩基または複数塩基置換の候補となる変異部位を選択し、異なる配列がアプタマーの性能に及ぼす影響を検証する。部位特異的変異により、アプタマーの構造変化を精密に制御し、その性能を最適化することができる。

化学修飾

アプタマーは化学的に修飾され、アプタマーの安定性、抗ヌクレアーゼ能、および親和性を向上させるために、アプタマーのさまざまな位置（塩基、糖環、リン酸基など）に修飾基が導入されます。

図1 アプタマーの一般的な修飾。（参照元：「核酸」の書籍、「核酸アプタマー」の章

一般的な修飾としては、2'-フルオロリボース、2'-アミノリボース、2'-o-メチルリボース、LNA（ロックド核酸）、および非メチル化プリン核酸（UNA）などが挙げられる。これらの修飾により、ヌクレアーゼによる認識を抑制したり、アプタマーの分解耐性を高めたり、標的分子への結合特性を変化させたりすることができる。

機能領域の紹介

アプタマーは、酵素活性や蛍光レポーター機能といった新たな機能を備えている。リガンド結合領域と触媒領域を組み合わせることで、酵素活性を持つアプタマーが生成される。例えば、蛍光発光分子に結合する領域を追加することで、標的分子への結合が成功すると蛍光シグナルを発する自己報告型アプタマーが作製される。

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