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圖1. 環(huán)狀核酸適配體體外篩選示意圖

功能核酸，如核酸適配體，是一種通過體外篩選技術(shù)（SELEX）獲得的具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的核酸分子。核酸適配體作為一種“化學(xué)抗體”，因其親和力高、特異性強(qiáng)、合成容易、生物兼容性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)和食品安全等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)的核酸適配體篩選以鏈狀隨機(jī)寡核苷酸作為文庫，由此篩選出的核酸適配體在復(fù)雜生物體系中其特異性結(jié)合能力大大降低，并且生物穩(wěn)定性較差，嚴(yán)重阻礙了核酸適配體的實(shí)際應(yīng)用。以凝血酶為例，凝血酶是一種在血液凝固過程中起關(guān)鍵作用的蛋白酶，在血栓性疾病中起著重要的作用。近年來，血栓性疾病的發(fā)病率、致殘率和死亡率逐年上升，已成為威脅人民生命健康的“第一大殺手”。因此，研制出安全、高效且低成本的抗凝劑對于血栓性疾病的防治至關(guān)重要。

圖2. 不同抗凝劑在血漿中的凝血酶原時(shí)間示意圖。所有抗凝劑的凝血酶原時(shí)間與空白對照相比都有顯著性差異（*** P < 0.001）。與此同時(shí)，凝血酶環(huán)狀核酸適配體的凝血酶原時(shí)間相比凝血酶鏈狀核酸適配體以及阿加曲班（常用的商業(yè)化小分子抗凝藥）的凝血酶原時(shí)間有明顯的延長（***P < 0.001）。

針對以上難點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)提出利用環(huán)狀隨機(jī)寡核苷酸文庫直接在復(fù)雜生物體系中進(jìn)行體外篩選。利用環(huán)狀DNA分子獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，通過滾環(huán)擴(kuò)增（RCA）實(shí)現(xiàn)備選環(huán)狀核酸適配體的恒溫高效富集，首次開發(fā)了一種non-PCR的環(huán)狀核酸適配體篩選策略（圖1）。以這種體外進(jìn)化方式得到的凝血酶環(huán)狀核酸適配體有很高的親和力（pM級別）和生物穩(wěn)定性，同時(shí)在血液中表現(xiàn)出極好抗凝血性能，凝血酶原時(shí)間得到了顯著性的提升（圖2）。此項(xiàng)成果拓展了核酸適配體的體外篩選方法，并證明了環(huán)狀核酸適配體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的出色應(yīng)用前景。

上述工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、安徽省科技重大專項(xiàng)、中國博士后基金和加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會基金的資助。

參考資料：

【1】Yu Mao, Jimmy Gu, Dingran Chang, Lei Wang, Lili Yao, Qihui Ma, Zhaofeng Luo, Hao Qu, Yingfu Li, Lei Zheng, Evolution of a highly functional circular DNA aptamer in serum, Nucleic Acids Research, , gkaa800, https://doi.org/10.1093/nar/gkaa800

【2】合肥工業(yè)大學(xué)：http://news.hfut.edu.cn/info/1011/34894.htm