核酸适体在无创产前诊断应用中的研究

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产前诊断是预防具有遗传缺陷胎儿出生的最有效手段。目前产前诊断的方法主要包括有创产前诊断(绒毛膜取样、羊膜穿刺取样和脐带穿刺取样)和无创产前诊断(超声波检查、血清筛查、外周血中游离的胎儿DNA/mRNA检查和外周血中的胎儿细胞检查),其中,基于孕妇外周血中游离胎儿细胞的无创产前诊断技术更是备受关注。在孕妇妊娠期间,胎儿细胞可经血液循环进入孕妇外周血中,其中孕妇外周血中的胎儿有核红细胞,携带完整的胎儿遗传信息、具有特异性的细胞标志物以及有限的半衰期,被认为是最理想的无创产前诊断材料,但如何从孕妇外周血中高效捕获分离极其稀少的胎儿有核红细胞是其走向临床运用关键瓶颈。
  核酸适体是从寡核苷酸文库中,利用指数富集的配基系统进化技术(SELEX),通过筛选得到的单链寡核苷酸(DNA或RNA)分子,通常小于100个核苷酸,能折叠成独特的三级结构,以高亲和力和特异性结合靶分子。核酸适体具有易于固定化修饰、热稳定性好的优点,相比较抗体在富集和捕获靶标分子时,具有较好的优势。
  本文以核酸适体作为有核红细胞的识别配体,以期实现高效捕获分离胎儿有核红细胞用于无创产前诊断。主要研究结果如下:
  (1)前期研究工作筛选获得的核酸适体TY7能够特异性识别红白血病细胞系HEL、造血干细胞诱导的有核红细胞以及脐带血中胎儿有核红细胞。流式与共聚焦结果均表明核酸适体TY7能够结合HEL和造血干细胞诱导的有核红细胞,其中结合红白血病细胞系HEL的解离常数为65.31±9.3nM。而且,即使是在极其复杂的临床脐带血体系中,核酸适体TY7依然可以特异性结合GPA+、CD71+的胎儿有核红细胞。
  (2)以核酸适体TY7为配体,可以实现对有核红细胞的捕获分离。一方面,修饰TY7的孔板在Bindingbuffer体系中能特异性捕获HEL细胞;另一方面,利用核酸适体TY7偶联磁珠的方法,在HEL和外周血单个核细胞(PBMC)混合体系中依然可以特异性捕获分离HEL,捕获效率达63.66%。最后运用于临床脐带血样本中胎儿有核红细胞的捕获分离,共聚焦结果发现分离的细胞中含有大量的Hoechst+、CD71+的有核细胞,但纯度较低。
  (3)考虑到核酸适体TY7运用于临床样本捕获分离有核红细胞存在的纯度较低问题。再次使用Cell-SELEX技术,以HEL为正筛细胞,THP-1为负筛细胞,以期筛选获取高特异性靶向有核红细胞,且更具临床运用潜力的核酸适体。经过22轮的筛选,对筛选产物进行高通量测序分析,并挑选候选序列进行二级结构的预测。流式和共聚焦结果表明,筛选获得的核酸适体NRBC-5对HEL具有较好的亲和力与特异性,解离常数为153±20.88nM,其临床运用性能待进一步验证。
  以上研究结果表明核酸适体可以实现对有核红细胞的捕获分离,并可以应用于无创产前诊断,为推动核酸适体将孕妇外周血中的胎儿有核红细胞应用于无创产前诊断奠定了基础。
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