Aptamer

Aptamers (de aptus latino - meros adecuado, y griego - región) son ácido oligonucleic o moléculas del péptido que ligan a una molécula objetivo específica. Aptamers por lo general se crean seleccionándolos de un fondo de la secuencia arbitrario grande, pero aptamers naturales también existen en riboswitches. Aptamers se puede usar tanto para investigación básica como para objetivos clínicos como medicinas macromoleculares. Aptamers se puede combinar con ribozymes para autopartirse en la presencia de su molécula objetivo. Estas moléculas compuestas tienen la investigación adicional, aplicaciones industriales y clínicas.

Más expresamente, el aptamers se puede clasificar como:

Ácido nucleico aptamers

El ácido nucleico aptamers es especies de ácido nucleico que han sido tramadas a través de rondas repetidas de en la selección vitro o equivalentemente, SELEX (la evolución sistemática de ligands por el enriquecimiento exponencial) para ligar a varios objetivos moleculares como pequeñas moléculas, proteínas, ácidos nucleicos, y hasta células, tejidos y organismos. Aptamers son útiles en aplicaciones biotecnológicas y terapéuticas ya que ofrecen propiedades de reconocimiento moleculares que rival esa de la biomolécula comúnmente usada, anticuerpos. Además de su discriminarás el reconocimiento, los aptamers ofrecen ventajas a anticuerpos ya que se pueden tramar completamente en una probeta, son fácilmente producidos por la síntesis química, poseen propiedades de almacenaje deseables y sacan poco o ningún immunogenicity en aplicaciones terapéuticas.

En 1990, dos laboratorios independientemente desarrollaron la técnica de la selección: el laboratorio de Oro, usando el término SELEX para su proceso de seleccionar ARN ligands contra ADN T4 polymerase; y el laboratorio de Szostak, acuñando el término en selección vitro, seleccionando ARN ligands contra varios tintes orgánicos. El laboratorio Szostak también acuñó el término aptamer (del latín, apto, pensando ‘caber’) para estos ligands basados en el ácido nucleico. Dos años más tarde, el laboratorio de Szostak y Gilead Sciences, independiente el uno del otro, usado en esquemas de selección vitro de desarrollar ADN varado solo ligands para tintes orgánicos y coagulante humano, thrombin, respectivamente. No parece haber cualquier diferencia sistemática entre ARN y ADN aptamers, salvar la mayor estabilidad química intrínseca del ADN.

De manera interesante bastante, la noción de selección en vitro realmente se precedió veinte - más años previos cuando Sol Spiegelman usó un sistema de la réplica de Qbeta como una manera de desarrollar una molécula que se autoreproduce. Además, un año antes de la publicación de en la selección vitro y SELEX, Gerald Joyce usó un sistema que llamó ‘la evolución dirigida’ para cambiar la actividad de la hendidura de un ribozyme.

Desde el descubrimiento de aptamers, muchos investigadores han usado la selección aptamer como un medio para aplicación y descubrimiento. En 2001, el proceso de en la selección vitro fue automatizado por el laboratorio de Ellington en la universidad de Texas en Austin, y en SomaLogic, Inc (Boulder, CO), reduciendo la duración de un experimento de selección de seis semanas a tres días.

Mientras el proceso de la ingeniería artificial de ácido nucleico ligands es muy interesante para biología y biotecnología, la noción de aptamers en el mundo natural se tuvo que destapar aún hasta 2002 cuando dos grupos conducidos por Ronald Breaker y Evgeny Nudler descubrieron que un elemento regulador genético basado en el ácido nucleico llamó un riboswitch que posee propiedades de reconocimiento moleculares similares a aptamers artificialmente hecho. Además del descubrimiento de un nuevo modo de la regulación genética, esto añade el crédito adicional a la noción de un ‘mundo del ARN,’ una etapa postulada a tiempo en los orígenes de vida en la Tierra.

Tanto el ADN como el ARN aptamers muestran afinidades obligatorias robustas para varios objetivos. El ADN y el ARN aptamers se han seleccionado para el mismo objetivo. Estos objetivos incluyen lysozyme, thrombin, virus de la inmunodeficiencia humana que tramita el elemento sensible (ALQUITRÁN del VIH), hemin, interferón γ, factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y dopamine. En caso de lysozyme, ALQUITRÁN del VIH, VEGF y dopamine el ADN aptamer es el análogo del ARN aptamer, con thymine que sustituye uracil. El hemin, thrombin, y el interferón γ, ADN y ARN aptamers se seleccionaron a través de selecciones independientes y tienen secuencias únicas. La consideración que no todos los análogos del ADN del ARN aptamers funcionalidad del espectáculo la correlación entre ADN y secuencia del ARN y su estructura y función requiere la investigación adicional.

Últimamente, un concepto de aptamers elegante y ligands elegante en general, se ha introducido. Describe aptamers que se seleccionan con el equilibrio predefinido , precio constantes y termodinámicos (ΔH, ΔS) los parámetros de la interacción aptamer-objetivo. El tubo capilar cinético electrophoresis es la tecnología usada para la selección de aptamers elegante. Obtiene aptamers en unas rondas de la selección.

El desarrollo reciente en la terapéutica situada en aptamer se ha recompensado en la forma de la primera medicina situada en aptamer aprobada por la Administración de Alimentos y Fármacos estadounidense (FDA) en el tratamiento por la degeneración macular relacionada con la edad (AMD), llamada Macugen ofrecido por Productos farmacéuticos OSI. Además, Cambridge, Massachusetts - la Arquemezcla basada (http://www.archemix.com) conduce el desarrollo de aptamers como una nueva clase de la terapéutica dirigida para la prevención y tratamiento de enfermedades crónicas y agudas. ARC1779, su candidato patentado principal, es un antagonista potente, selectivo, primero en la clase de von Willebrand Factor (vWF). ARC1779 se está evaluando en pacientes diagnosticados con el síndrome coronario agudo (ACS) quienes se someten a la intervención de la trombosis coronaria de percutaneous (PCI). La fase probando de ARC1779 me inicié en el diciembre de 2006, y un estudio de la Fase 2 en ACS se planea para comenzar hacia el final de 2007.

Aptamers no modificados son limpiados rápidamente de la corriente sanguínea, con un período de vida media de minutos a horas, principalmente debido a degradación nuclease y autorización del cuerpo por los riñones, un resultado del peso molecular intrínsecamente bajo del aptamer. Las aplicaciones aptamer no modificadas actualmente se concentran en tratar condiciones pasajeras como la coagulación de la sangre o tratar órganos como el ojo donde la entrega local es posible. Esta autorización rápida puede ser una ventaja en aplicaciones tal como en la representación diagnóstica vivo. Un ejemplo es una tenascin-encuadernación aptamer en el desarrollo por Schering AG para la representación del cáncer. Varias modificaciones, como 2 '-fluorine-substituted pyrimidines, glicol de polietileno (CLAVIJA) el encadenamiento, etc. (ambos de los cuales se usan en Macugen, aptamer FDA-aprobado) está disponible para científicos con los cuales aumentar el período de vida media del suero de aptamers fácilmente hasta el día o hasta escala de tiempo de la semana.

Otro enfoque para aumentar la resistencia nuclease de aptamers debe usar Spiegelmer.

Además del desarrollo de la terapéutica situada en aptamer, muchos investigadores como el laboratorio de Ellington e independientemente otra compañía SomaLogic (Boulder, CO) se han estado desarrollando las técnicas diagnósticas para la proteína plasma basada aptamer copiadora llamaron el plasma aptamer proteomics. Esta tecnología permitirá el futuro multi-biomarker medidas de la proteína que pueden ayudar a la distinción diagnóstica de la enfermedad contra estados sanos. Somalogic aptamers a HER2 y proteínas de la membrana EGFR también se han demostrado para trabajar en el contexto del tejido congelado rápido aplicaciones de la patología diagnósticas intravigentes.

Como un recurso para todos en selección vitro y experimentos de SELEX, el laboratorio de Ellington ha desarrollado la Base de datos Aptamer que cataloga todos los experimentos publicados. Esto se encuentra en http://aptamer.icmb.utexas.edu/.

Péptido aptamers

El péptido aptamers es proteínas que se diseñan para interferir con otras interacciones de la proteína dentro de células. Consisten en un lazo del péptido variable atado a ambos finales a un andamio protamersein. Esta doble coacción estructural enormemente aumenta la afinidad obligatoria del péptido aptamer a niveles comparables a un anticuerpo (nanomolar variedad).

La longitud del lazo variable típicamente se forma de diez a veinte aminoácidos, y el andamio puede ser cualquier proteína que tenga solubilidad buena y propiedades compacity. Actualmente, la proteína bacteriana Thioredoxin-A es la proteína del andamio más usada, el lazo variable insertado dentro del sitio activo que reduce, que es un lazo-Cys-Gly-Pro-Cys-en la proteína salvaje, dos Cysteines cadenas laterales siendo capaces de formar un puente de disulfide.

El péptido aptamer selección se puede hacer usando sistemas diferentes, pero el más usado es actualmente la levadura sistema de dos híbridos.

La selección de Ligand Péptido Regulado Aptamers (LiRPAs) se ha demostrado. Mostrando 7 péptidos del aminoácido de una proteína del andamio nueva basada en el trimeric FKBP-rapamycin-FRB estructura, la interacción entre el péptido aleatorio y molécula objetivo puede ser controlada por la pequeña molécula Rapamycin o análogos no inmunosupresivos.

El péptido aptamer también se puede seleccionar de bibliotecas del péptido combinatorias construidas por la demostración de phage y otras tecnologías de demostración superficiales como la demostración de mRNA, ribosome demostración, demostración bacteriana y demostración de la levadura. Estos procedimientos experimentales también se conocen como biopannings. Entre péptidos obtenidos de biopannings, el mimotopes se puede considerar como una especie de péptido aptamers. Todos los péptidos dejados por los suelos de bibliotecas del péptido combinatorias se han almacenado en una base de datos especial con el nombre MimoDB, que está libremente disponible en http://immunet.cn/mimodb.

AptaBiD

AptaBiD o el Descubrimiento Biomarker Aptamer-facilitado son una tecnología para el descubrimiento biomarker. AptaBiD está basado en la generación multiredonda de un aptamer o un fondo de aptamers para objetivos moleculares diferenciales en las células que facilita el descubrimiento exponencial de biomarkers. Implica tres etapas principales: (i) selección multiredonda diferencial de aptamers para biomarker de células objetivo; (ii) aislamiento situado en aptamer de biomarkers de células objetivo; y (iii) identificación de espectrometría de masas de biomarkers. El rasgo importante de la tecnología de AptaBiD es que produce sondas de afinidad sintéticas (aptamers) simultáneamente con el descubrimiento biomarker. En AptaBiD, los aptamers se desarrollan para biomarkers de la superficie de la célula en su estado natal y conformación. Además de la facilitación biomarker identificación, tal aptamers se puede directamente usar para aislamiento de la célula, visualización de la célula y células de rastreo en vivo. También pueden ser usados para modular actividades de receptores de la célula y entregar reactivos diferentes (p.ej, siRNA y medicinas) en las células.

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