《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》：Applications of Aptamers in Pharmaceutical Analysis: Comprehensively Empowering Drug Development
编辑推荐：
核酸aptamer作为新型分子识别工具，在克服传统亲和力方法的局限性方面展现出独特优势，其高特异性、化学稳定性和可设计性使其在药物靶点识别、筛选及生物标志物检测中发挥重要作用，并推动精准医疗发展。
Xuan Cheng|金晨龙|陈文龙|张晨硕|李一珂|张丽琴
北京大学药学院天然与仿生药物国家重点实验室，北京 100191，中国
摘要
药物分析在药物开发的每个阶段都起着关键作用，从靶点识别和先导化合物筛选到临床验证。传统的基于亲和力的分析方法存在显著局限性，尤其是在处理复杂的细胞内或膜相关药物靶点时。这些挑战包括难以确定最佳生物活性靶点分子、信号转导步骤复杂以及靶点模型的生理相关性有限。作为一种新型的分子识别工具，核酸适配体具有高亲和力、特异性、化学稳定性以及易于合成和修饰的特点。通过SELEX（系统进化选择）技术从随机核酸文库中筛选适配体的能力使它们特别适合用于分析应用。适配体能够改进药物靶点分析、功能筛选、生物标志物检测以及在生物系统中的原位监测。本综述强调了适配体在药物分析中的日益重要性，以及它们通过更准确、更灵活、更高分辨率的分析策略来推动整个药物开发流程的潜力。此外，本文还探讨了适配体在药物分析中的机遇与挑战，旨在扩大其应用范围，并为疾病机制研究和药物发现提供见解。
引言
现代分子医学和生物技术的进步加深了我们对疾病机制的理解，并增强了我们在分子和细胞水平上进行干预的能力。药物形式已从传统的小分子扩展到抗体、核酸甚至细胞疗法等新兴类别。同时，药物发现策略也从传统的表型筛选转向了基于靶点的精准筛选。现代药物发现是一个高度整合的过程，严重依赖于强大的分析方法。药物分析在整个药物开发过程中发挥着越来越重要的作用，支持从靶点识别和筛选到临床转化的每一个阶段。从药物靶点识别和验证到先导化合物筛选和生物标志物分析，药物分析为合理药物设计提供了必要的技术基础。然而，传统的基于亲和力的分子识别策略面临着越来越多的限制，例如在药物筛选分析中无法识别最具活性的分子、靶点检测分析中亲和分子检测方法的复杂性，以及生理条件下蛋白质与重组蛋白质之间的差异。这些限制凸显了在药物分析中需要更加灵活和精确的分子识别平台的迫切需求。
为了克服这些挑战，核酸适配体作为一种强大的下一代分子识别和药物分析工具应运而生。适配体是短的单链寡核苷酸（DNA或RNA），能够折叠成特定的三维结构，选择性地结合多种靶点分子，包括蛋白质、小分子甚至整个细胞[1]。适配体对其靶点表现出极高的结合亲和力和特异性[2]。与抗体相比，适配体还具有其他优势，如更优异的化学稳定性、成本效益高的合成方法和批次间变异性小[2]。此外，适配体可以针对多种分子进行筛选，包括难以用抗体或噬菌体展示系统处理的挑战性靶点，如毒素或免疫原性较低的分子[1]。这些独特特性推动了基于适配体的分析方法的发展，为复杂的分子检测和分析提供了可靠的解决方案。因此，适配体被认为是整个药物开发流程中分析应用的理想候选者。
先前的研究文章和综述强调了适配体在药物和生物医学分析中的重要作用[3]，[4]，其中大多数研究集中在特定方面，如筛选或检测策略[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、特定靶点[11]、[12]、[13]，或与特定疾病相关的应用[14]、[15]。本综述提供了更广泛的视角，涵盖了整个药物开发流程，包括靶点发现、治疗监测和转化应用。此外，它还探讨了适配体在药物分析中的机遇与挑战，旨在扩大其应用范围，并为疾病机制研究和药物发现提供见解。
章节摘录
适配体筛选方法的发展
传统的适配体筛选方法称为“通过指数富集的系统进化选择”（SELEX），涉及结合、洗涤、洗脱和扩增的迭代循环，以分离具有所需特性的序列[16]、[17]。然而，传统的SELEX通常需要多轮筛选，并且可能会遇到非特异性结合的问题。最近的进展引入了创新的选择技术，显著克服了这些现有限制
在药物分析中的应用
事实证明，适配体是药物分析中多功能的工具，在治疗开发、药物递送、靶点发现和生物标志物检测方面提供了新的机会。随着药物分析领域的研究进展，适配体将在改进药物开发和个性化医疗中发挥越来越重要的作用。
未来展望
适配体在药物分析中的应用已经显著扩展，展示了它们作为靶点识别、药物递送和生物标志物检测的多功能工具的实用性。适配体可以作为治疗分子来调节参与各种疾病的蛋白质的功能，并且还可以作为靶向药物递送系统，以高特异性和效率将不同的治疗方案引导至肿瘤。尽管取得了这些进展，但仍有一些未开发的潜力
结论
核酸适配体是一种强大的分子识别工具，能够解决传统基于亲和力策略的许多局限性。它们的独特性质使得药物靶点的分析更加精确和功能化，提高了筛选的准确性，并促进了生物过程的实时监测。因此，适配体不仅正在重塑药物分析的格局，还在加速从靶点发现到治疗的整个药物开发流程
缩写列表
SELEX：通过指数富集的系统进化选择；DNA：脱氧核糖核酸；RNA：核糖核酸；UMIs：唯一分子标识符；DiDS：数字DNA测序；PCR：聚合酶链反应；HTS：高通量测序；LOD：检测限；NIR：近红外；crRNA：CRISPR RNA；miRNA：微小RNA；PDA：聚二乙炔；CypB：环亲和素B；CEA：癌胚抗原；cTnI：心肌肌钙蛋白I。
CRediT作者贡献声明
张丽琴：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，概念化。金晨龙：撰写 – 原稿。宣成：撰写 – 原稿，概念化。张晨硕：撰写 – 原稿。陈文龙：撰写 – 原稿。李一珂：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
本工作得到了中国国家重点研发计划（项目编号2022YFA1304500，负责人L. Z.）、国家自然科学基金（项目编号22227805、22374004，负责人L. Z.；项目编号22304005，负责人Y. L）以及优秀青年科学家基金（海外项目）的财政支持。
