Applikazzjonijiet Aptamer fin-Newroxjenza Parti 4

Il-PET huwa metodu ieħor ta' immaġini effettiv ħafna użat fid-dijanjostika klinika peress li jista' jipprovdi riżoluzzjoni tomografika fi kwalunkwe fond tat-tessut.

L-iskannjar tal-PET, tomografija b'emissjoni ta 'pożitroni, hija teknoloġija ta' immaġni medika li tista 'tintuża biex tiskopri l-istatus funzjonali u metaboliku ta' diversi organi u tessuti. F'dawn l-aħħar snin, l-iskans tal-PET intużaw ħafna wkoll biex tistudja l-memorja.

Studji sabu li l-iskans tal-PET jistgħu jiskopru attività metabolika u fluss tad-demm fil-moħħ, li huma relatati mill-qrib mal-kapaċitajiet konjittivi u tal-memorja tal-bniedem. L-iskans tal-PET jistgħu jintużaw biex josservaw jekk hemmx anormalitajiet f'oqsma relatati mal-konjizzjoni u l-memorja, u kif jittrasmettu u jipproċessaw l-informazzjoni.

L-applikazzjoni tal-iskannjar tal-PET ippermettiet lix-xjenzati jagħmlu progress tremend fl-istudju tas-sistema nervuża. Pereżempju, studju wieħed sab li l-metaboliżmu tal-moħħ ta 'adulti anzjani huwa aktar bil-mod minn dak ta' adulti iżgħar, li hija waħda mir-raġunijiet ewlenin għaliex l-adulti anzjani jesperjenzaw telf ta 'memorja u tnaqqis konjittiv. Barra minn hekk, l-iskans tal-PET jistgħu jiskopru sinjali ta 'mard newroloġiku, bħal mard newrodeġenerattiv u marda ta' Alzheimer. Dan jista 'jgħin lit-tobba jiddijanjostikaw u jittrattaw dan il-mard kmieni biex ittaffi t-tbatija tal-pazjenti kemm jista' jkun.

Barra minn hekk, kif nifhmu, il-memorja hija proċess newrali kumpless. It-teknoloġija tal-iskannjar tal-PET tippermettilna nifhmu aħjar il-proċess tal-formazzjoni u l-preservazzjoni tal-memorja. Dan jgħinna niżviluppaw metodi aħjar ta’ taħriġ tal-memorja sabiex in-nies ikunu jistgħu jaħkmu aħjar l-għarfien u l-ħiliet.

Fil-qosor, l-użu ta 'skans tal-PET fl-istudju tal-memorja jagħtina dejta aktar komprensiva u fehim aktar profond. Permezz ta 'din it-teknoloġija, nistgħu nifhmu, nevalwaw u ntejbu aħjar il-memorja u l-kapaċitajiet konjittivi tagħna biex naddattaw aħjar għall-iżvilupp soċjali u l-ħajja ta' kuljum. Wieħed jista 'jara li għandna bżonn intejbu l-memorja, u Cistanche deserticola jista' jtejjeb b'mod sinifikanti l-memorja minħabba li Cistanche deserticola huwa materjal mediċinali tradizzjonali Ċiniż li għandu ħafna effetti uniċi, li wieħed minnhom huwa li jtejjeb il-memorja. L-effikaċja ta 'Cistanche deserticola ġejja mill-ħafna ingredjenti attivi li fih, inklużi l-aċidu tanniku, polysaccharides, flavonoid glycosides, eċċ Dawn l-ingredjenti jistgħu jippromwovu s-saħħa tal-moħħ f'varjetà ta' modi.

Ikklikkja Kun af biex ittejjeb il-memorja għal żmien qasir

L-immaġini tal-PET hija bbażata fuq radjoisotopi li jarmu positroni, bħal 13N, 18F, 11C, 64Cu, 124I, u 68Ga. L-isotopu tal-fluworin (18F) spiss jintuża minħabba l-half-life vantaġġuża tiegħu ta 'madwar 110 min, produzzjoni mingħajr sforz, tħassir nadif, u enerġija b'emissjonijiet baxxi.

Fir-rigward tal-MRI, l-aktar sfida importanti għall-PET hija li jitfasslu aġenti tal-immaġini speċifiċi għall-mira [128]. Għal dan il-għan, intwera li l-aptamer tat-trombina jista' jiġi fotokimikament konjugat ma' 3-azido-5-nitrobenzyl fluoride ([18F]ANBF) [70].

Ukoll, PETimaging ibbażat fuq aptameri ttikkettjati 18F ġie rrappurtat għal proteini bħal tenascin C [131], il-proteina tyrosine kinase 7 [132], u r-riċettur EGF [133].

3.7.2. Dijanjosi

Il-varjant III tar-riċettur tal-fattur tat-tkabbir epidermali (EGFRvIII), li huwa onkoġeniku minħabba l-attivazzjoni kostituttiva tiegħu aktar milli jkun irregolat mill-ligandi tal-EGFR, iżid il-glijomatumorigeniċità u r-reżistenza għat-trattament [134]. Iċ-ċelloli U87-EGFRvIII li jesprimu żżejjed EGFRvIII intużaw biex jinkisbu aptameri tad-DNA li biddlu r-rata tat-tkabbir taċ-ċelluli u żiedu r-radjusensittività [135].

Il-kapaċità ta' rbit ta' l-aptameri (U2, U8, U19, u U31) ma' U87-EGFRvIII ġiet ikkonfermata permezz ta' ċitometrija tal-fluss u analiżi tal-mikroskopija konfokali. Theaptamer inibixxi l-proliferazzjoni u l-metastasi taċ-ċelluli tat-tumur (U87) u affettwa avvenimenti ta' sinjalazzjoni 'l isfel mill-EGFR.

Ukoll, diversi varjanti ta 'dan l-aptamer ġew żviluppati minn serje ta' modifiki. Filwaqt li t-truncation żiedet l-ispeċifiċità tagħha, l-inserzjoni tal-GCpairs fiz-zokk tal-forn tax-xagħar tagħha pprovdiet stabbiltà termali mtejba. Aptamers b'pirenemodifikazzjonijiet identifikati bl-għajnuna ta 'docking molekulari żiedu l-affinità tal-aptamer għall-molekuli fil-mira [136]. Barra minn hekk, 118Re-tikkettjat U2 wera effett kontra t-tumur in vivo.

Dawn ir-riżultati promettenti jħeġġu l-applikazzjoni tal-aptamer U2 bħala aġent terapewtiku ġdid f'sistemi ta 'twassil ta' drogi mmirati [125]. Il-maġġoranza tat-terapewtiċi attwali fallew minħabba l-ispeċifiċità baxxa tal-aġent terapewtiku li juri effetti avversi.

L-għan ewlieni tat-terapija mmirata huwa li tissaħħaħ is-selettività tad-drogi u li tnaqqas l-effetti sekondarji "off-mira". Approċċ wieħed biex jintlaħaq dan l-għan huwa permezz ta 'sistemi ta' kunsinna tad-droga li jużaw ligands speċifiċi għall-mard bħal aptamer-drug conjugates (ApDCs) [137].

Il-prodigiosin prodott mill-batterju Serratia marcescens huwa ċitotossiku b'karatteristiċi kontra l-kanċer u kontra l-malarja. Wieħed mid-derivattivi tiegħu, prodigiosin 25-C, għandu attività immunosoppressiva. Aptamer konjugat mal-prodigiosin jimmira speċifikament lejn l-uċuħ taċ-ċelluli tal-kanċer tal-moħħ.

Permezz ta' għodda ta' mmudellar molekulari, is-softwer tad-disinjatur Ascalaph, ir-riċettur tal-glutamate, u aptameri varji tħallew jinteraġixxu fl-ensemble NVT għal tul ta '50 ns u f'310 K. Minn dan l-istudju ta' simulazzjoni, ġew identifikati ħames aptameri kandidati bbażati fuq l-enerġija intermolekulari delta tagħhom. (∆ INME). Biex tikkonferma d-dejta tas-simulazzjoni, dawn l-aptameri magħżula ġew inkubati b'ċelloli tal-kanċer tal-moħħ u ċelloli normali tal-moħħ individwalment.

Fl-aħħarnett, il-perċentwali ta 'rbit speċifiku ta' kull aptamer ġie kkalkulat għaż-żewġ tipi ta 'ċelluli. Ġie osservat li aptamers 8, 10,11, 23, u 69 għandhom il-kapaċità li jimmiraw epitopi fuq iċ-ċelloli kollha tal-kanċer tal-moħħ b'affinità għolja u ∆ INME baxx. Barra minn hekk, fost dawn, l-aptamer 10 kien adsorbit minn ċelluli tal-kanċer tal-moħħ f'livelli għoljin u l-assorbiment tiegħu minn ċelloli normali kien drammatikament baxx [138].

Kif issemma qabel, limitazzjoni ewlenija tat-trattament tad-disturb tal-moħħ hija l-BBB, li tillimita l-maġġoranza tal-molekuli żgħar milli jidħlu fil-moħħ. Il-ħtieġa għal mira speċifika tat-tessuti hija fattur ieħor li jillimita. It-twassil tad-drogi f'żoni morda ewlenin fil-moħħ huwa approċċ essenzjali għal terapija effettiva.

Transferrin (Tf), preżenti fuq il-membrani taċ-ċelluli endoteljali tal-BBB, jippermetti li molekuli jaqsmu l-BBB [139-141]. Fi studju reċenti, aptamer immirat lejn ir-riċettur Tf (TfR) ġie mgħaqqad ma' aptamer li jorbot ma 'ċelluli tal-kanċer li jesprimu EpCAM (molekula ta' adeżjoni taċ-ċelluli epiteljali) [142]. Il-konjugat tal-aptamer żamm l-ispeċifiċità u wera affinità mtejba ta' rbit għal EpCAM u t-TfR.

It-transċitosi ta' dawn l-aptamers permezz tal-BBB ġiet ikkonfermata in vivo wara 1-nmolinjection. Dan l-istudju wera li l-kimeri bifunzjonali tal-aptamer jistgħu jegħlbu l-BBB u għandhom il-potenzjal li jittrattaw speċifikament disturbi fil-moħħ.

Bl-użu ta 'strateġija simili ma' partiċelli, rutenju mesoporuż [Ru (bpy) 2 (ponta)] 2+ (RBT) nanopartiċelli (MRN) ġew ipprovduti funzjoni ta 'mira doppja, li nkisbet mill-aptamer AS1411 (Apt) u Tf imlaqqma fuq l-uċuħ MRN li rriżulta f'kapaċità għolja ta 'tagħbija ta' mediċina kontra l-kanċer [143]. Din in-nanosistema RBT@MRN-SS-Tf/Apt ippermetta l-penetrazzjoni effettiva tal-BBB minn Tf u mira speċifika biex joqtol iċ-ċelloli tal-glijoma in vitro u in vivo.

Barra minn hekk, il-produzzjoni ta 'speċi ta' ossiġenu reattiv (ROS) minn [Ru (bpy) 2 (ponta)] 2+ indotta apoptożi ta 'ċelluli glijoma taħt irradiazzjoni bil-laser, li tippermetti terapija fotodinamika (PDT), li ntwera li żżid il-perjodu ta' sopravivenza.

Dawn l-approċċi tat-twassil tad-droga juru li l-immirar tat-TfR jista’ jkun mezz ta’ suċċess biex tiċċaqlaq il-merkanzija tul il-BBB u li l-kimeri aptamer jistgħu jintużaw b’mod effiċjenti għal dan il-għan biex jittrattaw tumuri tal-moħħ u mard ieħor tal-moħħ tas-CNS. RNAs żgħar li jinterferixxu (siRNA) għandhom il- Kapaċità ta' silenzju tal-ġeni speċifika għas-sekwenza, li tagħmilhom għodod terapewtiċi alternattivi.

Madankollu, it-twassil ta 'siRNA fiċ-ċelluli fil-mira kien ta' sfida, b'bosta sistemi ta 'konsenja ta' siRNA bbażati fuq aptamer qed jiġu żviluppati biex itejbu l-effikaċja tas-siRNAs [66]. Twassil speċifiku ta 'ċelluli STAT3 siRNA toGBM inkiseb bl-użu ta' aptamer kimeriku li jikkonsisti f'siRNA li jimmira STAT3 (transducer tas-sinjal u attivatur tat-traskrizzjoni 3) konjugat ma 'Gint4.

T aptamer jimmira l-PDGFR (riċettur tal-fattur tat-tkabbir derivat mill-plejtlets). STAT3 huwa regolatur ewlieni tas-sottotip ta' glijoblastoma mesenkimali aggressiva. Il-kunsinna tas-sistema u s-silenzjar ta 'STAT3 ġew determinati f'ċelloli GBM pożittivi għal PDGFR. Intwera wkoll li s-sistema tal-kimera tnaqqas il-vijabbiltà taċ-ċelluli u l-migrazzjoni in vitro u tinibixxi t-tkabbir tat-tumur u l-anġjoġenesi in vivo [144].

Aptamers jistgħu jiġu applikati għad-dijanjosi, peress li jingħaqdu speċifikament ma 'varjetà ta' linji taċ-ċelluli tal-glioblastoma fuq linji oħra ta 'ċelluli tal-kanċer b'Kds fil-medda ta' 78-168 nM [63]. Familja ta' aptamers tad-DNA ġiet magħżula u ottimizzata biex torbot linja taċ-ċelluli gliosarkoma (K308) bl-użu taċ-ċellula-SELEX [145].

Għandhom valuri Kd fil-medda nanomolari bl-ogħla affinityaptamer (WQY-9) li għandu Kd ta' 21 nM. WQY-9 kien selettiv ħafna għaċ-ċelloli K308 u ġie internalizzat minn K308 f'37 ◦C. Meta ttestjat kontra kampjuni tat-tessuti inkorporati fil-paraffin, il-verżjoni maqtugħa ta' WQY-9 (WQY-9-B) tebgħet 73% (11 minn 15) kampjuni ta' gliosarkoma meta mqabbla ma' 17% ta' 12-il kampjun normali.

Sekwenza tad-DNA bl-addoċċ imtebba' 13 u 20% ta' gliosarkoma u kampjuni normali rispettivament. Intgħażel ukoll RNA aptamer (H02) minn cell-SELEX li jorbot l-integrin alpha-5-beta{-1 u jista' jiddistingwi bejn linji taċ-ċelluli tal-glioblastoma u tessuti minn ksenografts tat-tumur derivati ​​mill-pazjent f'assaġġi ta' ċito- u histo-fluworexxenza [146].

Għalhekk, hemm diversi aptamers bi wegħda għal applikazzjonijiet biex jipproduċu għodod dijanjostiċi tal-gliosarcoma aktar effettivi. Uħud mill-aptameri huma elenkati fit-Tabella 3.

4. Konklużjonijiet u Perspettiva Futur

Pajjiżi b'popolazzjonijiet li qed jixjieħu malajr se jkunu sfidati fil-futur minn numru dejjem jikber ta' nies affettwati minn diversi mard newrodeġenerattiv. Sal-2050, 'il fuq minn żewġ biljun ruħ se jkollhom aktar minn 60 sena u n-numru ta' nies 'il fuq minn 80 se jkun ittriplika, minn 137 miljun illum għal 425 miljun.

Din iż-żieda fin-numru ta' individwi anzjani mistennija tkun akkumpanjata minn żieda proporzjonali fin-numru ta' pazjenti milquta minn mard newroloġiku.

Inċidenza akbar ta 'tumuri tal-moħħ hija mistennija wkoll, kemm minħabba li l-inċidenza tal-kanċer tiżdied bl-età u possibbilment hija aggravata mill-effiċjenza mnaqqsa tal-mekkaniżmi ta' tiswija fil-moħħ anzjan.

Din iż-żieda f’pazjenti b’mard newroloġiku u tumuri tal-moħħ tista’ titnaqqas jekk jiġu mifhuma fatturi li jagħmlu lill-anzjani suxxettibbli għal disturbi newroloġiċi u l-mekkaniżmi ta’ akkumulazzjoni ta’ proteini, indeboliment fid-degradazzjoni tal-aggregati, u mewt taċ-ċelluli newronali, u jiġu żviluppati dijanjostiċi u trattamenti xierqa.

Għalhekk, il-fehim tal-bażijiet fundamentali ta 'mard newroloġiku u tumuri tal-moħħ u l-impatt tagħhom fuq ix-xjuħija se jidentifika mezzi ta' prevenzjoni jew kura tagħhom u jtejjeb il-kwalità tal-ħajja ta 'nies fix-xjuħija.

L-antikorpi bħalissa huma mezz primarju ta' dijanjosi ta' bijomarkaturi molekulari ta' mard newroloġiku, partikolarment għal bijomarkaturi ta' proteini. Madankollu, l-antikorpi huma għaljin biex jiġu prodotti, għandhom varjazzjoni minn lott għal lott li teħtieġ kontroll estensiv tal-kwalità, u jeħtieġu ħażna fil-friġġ. Meta jintużaw terapewtikament, l-antikorpi għandhom l-ewwel jiġu "umanizzati" biex jiġi evitat ir-rifjut immuni.

Opportunitajiet għal dijanjosi u terapiji jistgħu jitwessgħu bl-inklużjoni ta 'aptamers li huma speċifiċi għal bijomarkaturi tal-mard u kostruzzjonijiet ta' aptamer li jistgħu jintużaw biex jindirizzaw sfidi terapewtiċi.

Għalkemm l-aptameri jipprovdu vantaġġi u ħafna opportunitajiet ġodda għal applikazzjonijiet dijanjostiċi u terapewtiċi, ir-rappreżentazzjoni tagħhom fid-dijanjostika moderna u t-terapewtika baxxa.

Meta mqabbla ma 'antikorpi, aptamers huma molekuli skoperti relattivament reċentement, u l-iżvilupp tagħhom f'aġenti dijanjostiċi u terapewtiċi approvati se jieħu ż-żmien. F'din ir-reviżjoni, għamilna fil-qosor l-aptamers disponibbli użati għad-dijanjosi u t-terapija u elenkajna b'sekwenzi u proprjetajiet fit-Tabella 3.

Madankollu, hemm ħafna aktar miri potenzjali ta' aptamer b'rabtiet ma' mard newroloġiku inkluż LRRK2, Parkin,PINK1, DRP-1, DJ-1, UBQLN2, C9orf72, NEK-1, u FAS.

B'aktar ottimizzazzjoni tal-funzjoni tagħhom u standardizzazzjoni tal-karatterizzazzjoni tagħhom, l-applikazzjoni ta 'aptamers hija mistennija li tikseb momentum u tipprovdi ħafna opportunitajiet ġodda fid-dijanjostika u t-terapewtika fil-qasam tan-newroxjenza.

Kontribuzzjonijiet tal-Awtur: L-awturi kollha qraw u qablu mal-verżjoni ppubblikata tal-manuskritt.

Finanzjament: Dan l-artikolu huwa appoġġjat mill-Kunsill tar-Riċerka Xjentifika u Teknoloġika tat-Turkija (TÜB˙ITAK) 3501 (Programm għall-Iżvilupp tal-Karriera), numru tal-proġett 119S845.

Dikjarazzjoni tal-Bord ta' Reviżjoni Istituzzjonali: Mhux applikabbli.

Dikjarazzjoni ta' Kunsens Informat: Mhux applikabbli.

Dikjarazzjoni tad-Disponibbiltà tad-Data: L-ebda dejta ġdida ma nħolqot jew ġiet analizzata f'dan l-istudju. Il-kondiviżjoni tad-dejta ma tapplikax għal dan l-artikolu.

Kunflitti ta' Interess: L-awturi ma jiddikjaraw l-ebda kunflitt ta' interess.

Referenzi

1. Rangel, AE; Chen, Z.; Ayele, TM; Heemstra, JM Għażla in vitro ta' aptamer XNA kapaċi għar-rikonoxximent ta' molekuli żgħar. Aċidi Nukleiċi Res. 2018, 46, 8057–8068. [CrossRef] [PubMed]

2. Ilgu, M.; Nilsen-hamilton, M. Aptamers fl-Analitika. Analista 2016, 141, 1551–1558. [CrossRef] [PubMed]

3. Ellington, AD; Szostak, JW Għażla in vitro ta' molekuli RNA li jorbtu ligands speċifiċi. Natura 1990, 346, 818–822. [CrossRef][PubMed]

4. Robertson, DL; Joyce, GF Għażla in vitro ta' enzima RNA li speċifikament taqsam id-DNA single-stranded. Natura 1990, 344,467–468. [CrossRef] [PubMed]

5. Tuerk, C.; Deheb, L. Evoluzzjoni sistematika ta 'ligands permezz ta' arrikkiment esponenzjali: ligands ta 'RNA għal polimerażi tad-DNA T4 batterjofaġi. Xjenza 1990, 249, 505-510. [CrossRef] [PubMed]

6. Blind, M.; Blank, M. Aptamer Għażla Teknoloġija u Avvanzi Riċenti. Mol. Ther. Aċidi Nukleiċi 2015, 4, e223. [CrossRef]

7. Kang, K.-NN; Lee, Y.-SS RNA aptamers: Reviżjoni ta 'tendenzi u applikazzjonijiet reċenti.... Xejriet Ġejjieni Biotechnol. 2013, 131, 153–169.[CrossRef]

8. Munzar, JD; Ng, A.; Juncker, D. Duplexed aptamers: Storja, disinn, teorija, u applikazzjoni għal biosensing.... Chem. Soc. Rev 2019,48, 1390–1419. [CrossRef]9. Zhang, Y.; Lai, BS; Juhas, M. Avvanzi riċenti fl-iskoperta u l-applikazzjonijiet tal-aptamer.... Molekuli 2019, 24, 941. [CrossRef]

10. Zhou, J.; Rossi, J. Aptamers bħala terapewtiċi mmirati: potenzjal kurrenti u sfidi. Nat. Dun Drug Discov. 2017, 16, 181–202.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com