肽适体的筛选及其应用-分子生物学服务专题-泰克生物-酵母展示服务专家

肽适体的筛选及其应用

肽适体的介绍

单克隆抗体生产技术于1975年，不仅可用于基础科学，还可用于药物、生物传感器等领域，在医学上具有重大意义。世界上首例治疗型抗体发现于1986年，用于预防肾移植排斥反应，此后，许多抗体药物发现可以用于治疗各种疾病，比如哮喘。但单克隆术在治疗疾病时具有一定的局限性。例如，针对脂质、碳水化合物和有机大分子的抗体亲和力较低，与药物偶联的亲和力受到一定的影响。因此，人工配体-适体逐渐兴起。

适配体（Aptamer）是一类由单链核酸（DNA或RNA）组成的小分子，能够特异性地识别并结合各种靶标，如蛋白质、肽类、小分子、金属离子、病毒及细胞表面受体等。与传统抗体相比，适配体具有诸多独特的优势，使其在生物医学、诊断和治疗等领域展现出巨大的应用潜力。首先，适配体的体积相对较小，通常只有几百到几千个碱基对，因此在药物递送和靶向治疗中可以更容易地穿透生物屏障，具有较强的组织渗透性。其次，适配体的合成成本低，且合成过程相对简单，能够在实验室中快速生成大量均一的分子。这使得适配体的研究和应用更加经济高效。此外，适配体可以通过化学修饰来增强其稳定性、亲和力、特异性以及生物活性，以满足不同研究和治疗的需求。适配体具有广泛的应用范围，尤其在小分子和离子适配体方面，可以补充抗体在一些特定领域中的不足。例如，小分子适配体能够识别和结合难以通过抗体识别的小分子或低分子化合物，这在药物筛选、毒理学研究、环境监测等方面具有重要意义。而金属离子适配体则在水处理、金属检测以及重金属污染的监测中具有应用潜力。

肽适体（Peptide Aptamer）是一类具有高亲和力和特异性的短肽链分子，通过体外筛选技术（如SELEX技术）从合成的肽库中筛选得到。这些肽链能够与特定靶标分子，如蛋白质、小分子、细胞表面受体或病毒等，进行精确的结合和相互作用。肽适体的合成通常通过固相肽合成法进行，并可根据需要进行化学修饰以增强其稳定性、亲和力及选择性。相较于传统的抗体，肽适体在分子量较小、合成简单、免疫原性低等方面具有独特优势。

肽适体的优点：①具有稳定性高，免疫原性低、亲和性高和组织渗透率高等特点；②具有结构简单等特点，不同合成批次之间无差异；③成本较低，对动物免疫的依赖性较低；④可对疏水性氨基酸进行偏好性的去除，保持更高的亲水能力。

肽适体筛选

肽适体筛选方法的选择取决于肽适体的后续实验用途，可分为体内非显示系统、体外显示系统和基于生物信息学的新兴分子对接模拟方法。

① 酵母双杂交技术

酵母双杂交技术用于研究体内蛋白质相互作用，原理是分别将蛋白质X与转录因子的DNA结合域（BD）融合、候选肽与转录因子的转录活化域（AD）融合。单独的BD和AD不能激活转录，只有两者结合时才能激活转录。如果X蛋白与候选肽结合，则激活转录，基因表达，可以通过比色酶测定或生长选择方法来监测。

该技术操作简单，具有广泛的适用性，可以进行大规模短肽筛选。但该技术具有一定的局限性：、仅适用于分子量较大的靶标（无法研究膜蛋白）、易出现假阳性、筛选时间长。

随着技术的发展，已将Y2H系统与下一代测序(NGS)集成，创建了Y2H-seq测定方法，该方法仅需要一步PCR就能全面鉴定相互作用蛋白，显著提高了实验效率。

② 噬菌体展示技术

噬菌体展示技术的原理是将编码肽的外源DNA片段与噬菌体表面蛋白编码基因的融合。

该技术在整个筛选过程中，可以保存肽适体的活性，竞争环境促进了对筛选的肽适体的亲和力的提高。但在处理固相上的小分子靶标时，需要进行耗时的反向筛选。

③ 分子对接技术

分子对接（Molecular Docking）是一种计算机模拟技术，旨在预测受体和配体之间的结合方式，包括对接位置、对接大小以及结合亲和力等。通过该技术，研究人员可以模拟不同分子之间的相互作用，从而推测其结合模式和稳定性。在生物信息学的帮助下，分子对接可以被广泛应用于肽适体的设计与筛选。通过对受体分子表面进行分析，结合肽库中的肽序列，分子对接能够高效预测最优的肽-受体结合位点和结合模式。该技术不仅能够加速肽适体的发现过程，还能为肽适体的优化和功能修饰提供理论依据，提高靶向药物递送和精准治疗的效果。随着计算技术的进步，分子对接在肽适体研究中的应用将变得更加精准和高效。

肽适体的应用

肽适体在医学领域的应用越来越广泛，尤其在疾病治疗、靶向药物递送和早期诊断等方面，展示了其巨大的潜力。作为一种具备高度特异性和亲和力的分子，肽适体能够精准识别并结合疾病相关的靶标分子，尤其在癌症治疗中，表现出了独特的优势。

在癌症治疗领域，肽适体可作为靶向癌细胞的生物探针。通过体外筛选技术（如SELEX），研究人员能够从大量肽库中筛选出具有高亲和力的肽适体，这些适体可以特异性地识别癌细胞表面特定的受体或抗原，从而实现对肿瘤的精确定位。这种靶向能力使得肽适体成为肿瘤诊断和靶向治疗的重要工具，能够将药物或治疗分子直接递送到癌细胞，大幅提高治疗效果并降低对健康组织的副作用。

在畜禽疾病治疗中，结合计算机生物信息学方法，研究人员成功设计了一种新的肽适体用于精准靶向特定病原体或受感染细胞。通过对病原体表面抗原的识别与结合，肽适体能够有效抑制病毒或细菌的传播，提高疫苗的免疫效能，甚至作为抗体替代品用于治疗传染病。在这种应用中，肽适体的优势在于其合成简单、生产周期短且成本低，因此能够快速响应不同的病原体挑战，提供更高效的治疗方案。

在乳腺癌的研究中，肽适体与化疗药物的偶联应用也逐渐成为一种有前景的治疗策略。肽适体-药物偶联物（ADC）作为靶向化疗增敏剂，能够将化疗药物精准递送至癌细胞，使药物在肿瘤部位聚集，并通过特异性结合癌细胞表面受体的肽适体提高药物的局部浓度。这种靶向化疗策略不仅增强了化疗药物的疗效，还能够减少药物在正常细胞中的毒性，显著提高患者的生存率与生活质量。

泰克生物公司已经成功完成多项核酸适配体项目，拥有丰富的经验和成熟的技术。此外，泰克生物公司还提供定制化的核算配体库设计、短肽筛选、肽适体筛选方法、抗体表达及纯化、亲和力测定、抗体测序等，以此满足客户的需求。

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