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我校在功能核酸体外进化领域取得新进展

日期:2020-10-11  稿件来源:食品与生物工程学院  

图文

近日,我校食品与生物工程学院郑磊研究员课题组与加拿大McMaster大学Yingfu Li教授课题组合作,在功能核酸体外进化领域取得新进展。研究成果以“Evolution of a highly functional circular DNA aptamer in serum”为题发表在国际著名学术期刊Nucleic Acids Research(《核酸研究》)上,论文链接为:https://doi.org/10.1093/nar/gkaa800。合肥工业大学为该论文第一通讯单位,郑磊研究员与Yingfu Li教授为该论文的共同通讯作者,毛瑜博士为该论文第一作者。

功能核酸,如核酸适配体,是一种通过体外筛选技术(SELEX)获得的具有特殊结构和功能的核酸分子。核酸适配体作为一种“化学抗体”,因其亲和力高、特异性强、合成容易、生物兼容性好等诸多优点,在生物医学和食品安全等领域得到了广泛的关注。传统的核酸适配体筛选以链状随机寡核苷酸作为文库,由此筛选出的核酸适配体在复杂生物体系中其特异性结合能力大大降低,并且生物稳定性较差,严重阻碍了核酸适配体的实际应用。以凝血酶为例,凝血酶是一种在血液凝固过程中起关键作用的蛋白酶,在血栓性疾病中起着重要的作用。近年来,血栓性疾病的发病率、致残率和死亡率逐年上升,已成为威胁人民生命健康的“第一大杀手”。因此,研制出安全、高效且低成本的抗凝剂对于血栓性疾病的防治至关重要。

针对以上难点,研究团队提出利用环状随机寡核苷酸文库直接在复杂生物体系中进行体外筛选。利用环状DNA分子独特的结构特征,通过滚环扩增(RCA)实现备选环状核酸适配体的恒温高效富集,首次开发了一种non-PCR的环状核酸适配体筛选策略(图1)。以这种体外进化方式得到的凝血酶环状核酸适配体有很高的亲和力(pM级别)和生物稳定性,同时在血液中表现出极好抗凝血性能,凝血酶原时间得到了显著性的提升(图2)。此项成果拓展了核酸适配体的体外筛选方法,并证明了环状核酸适配体在生物医学领域的出色应用前景。

上述工作得到国家重点研发计划、安徽省科技重大专项、中国博士后基金和加拿大自然科学与工程研究委员会基金的资助。

图1. 环状核酸适配体体外筛选示意图

图2. 不同抗凝剂在血浆中的凝血酶原时间示意图。所有抗凝剂的凝血酶原时间与空白对照相比都有显著性差异(*** P < 0.001)。与此同时,凝血酶环状核酸适配体的凝血酶原时间相比凝血酶链状核酸适配体以及阿加曲班(常用的商业化小分子抗凝药)的凝血酶原时间有明显的延长(***P < 0.001)。

(毛瑜/文 毛瑜/图 李艳/审核)

责任编辑:周慧

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