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肿瘤血管内皮细胞是肿瘤血管生成的基础,对肿瘤生长及转移具有非常重要的作用。针对肿瘤血管内皮细胞进行肿瘤早期诊断与治疗,已成为肿瘤相关研究发展的必然趋势。Endoglin是肿瘤血管内皮细胞表面的一种跨膜糖蛋白,在活跃增殖的血管内皮细胞中过表达,而在正常血管内皮细胞中不表达或弱表达。因此,Endoglin被公认为肿瘤血管生成和新生血管形成的特异性标记。 核酸适配体是一类能与靶分子高特异性高亲和力结合的DNA或RNA序列,具有与抗体类似的作用,常常被称为“化学抗体”。近年来,随着核酸适配体筛选技术的不断发展,越来越多的肿瘤相关核酸适配体序列被人们所发现。然而,这些肿瘤相关的核酸适配体常常仅能识别一种肿瘤细胞或一种肿瘤,很大程度限制了核酸适配体的应用。目前,能特异性靶向肿瘤血管的适配体筛选还尚未见报道。 目的:体外筛选获得可特异性识别人Endoglin(human Endoglin,hEndoglin)分子的核酸适配体序列,并对其进行生物学功能鉴定,使其在体内外均可呈现出良好的肿瘤血管靶向能力,为肿瘤靶向诊断与治疗提供一种具有潜在应用价值的新方法。 方法:以Cell-SELEX方法为基础,人工合成长度为84个碱基(内含45个随机碱基)的随机寡核苷酸序列文库。构建稳定表达hEndoglin基因的293T细胞系(293T-hE)并将其作为靶细胞,使用293T细胞系作为对照细胞进行体外筛选,筛选过程中逐渐加强筛选压力以提高筛选效率。当文库富集程度达到饱和时,对富集文库进行TA克隆并测序。将克隆测序结果进行一级结构比对分析及二级结构的考察,选择各个家族具有代表性的DNA序列进行带有FITC荧光标记的候选适配体合成。使用荧光标记的候选适配体序列进行流式及荧光显微成像等检测,考察其生物学功能。最后,对具有最佳结合能力的候选适配体进行序列截短修饰,合成带有CY5荧光标记的截短序列并在体内对其靶向肿瘤的能力进行考察。 结果:1.经过19轮筛选,获得5条能特异性结合于靶细胞293T-hE的核酸适配体,分别命名为ENG-1,ENG-2,ENG-3,ENG-4和ENG-5。经流式细胞术检测,这五条适配体平衡解离常数(Kd值)均处于纳摩尔级别,具有较高的亲和力。其中ENG-4Kd值仅为5.58±3.11nM。2.对五条适配体进行生物学功能鉴定,各条适配体在4℃与37℃环境中均能与靶细胞293T-hE结合,证实了本适配体可在体内外环境中发挥较好的生物学效应,而基本不受到环境温度的影响。3.将具有最强亲和力的适配体ENG-4进行部分截短的序列修改,合成三条截短序列ENG-4a、ENG-4b及ENG-4c。其中ENG-4c长度仅为45bp,并且与ENG-4具有相仿的结合能力。小鼠肿瘤活体检测结果也证实,该适配体在体内具有良好的肿瘤靶向性。 结论:本研究成功筛选出能高亲和力高特异性结合肿瘤新生血管表面分子Endoglin的核酸适配体序列,为靶向肿瘤新生血管的肿瘤诊断与治疗提供了一种具有潜在临床应用价值的新工具。