毛细管电泳法：核酸适配体筛选的创新与实践.docxVIP

毛细管电泳法：核酸适配体筛选的创新与实践

一、引言

1.1研究背景与意义

核酸适配体（Aptamer）作为一类能够特异性识别和结合靶分子的单链DNA或RNA分子，自1990年被发现以来，在生物医药、生物分析、环境监测等众多领域展现出了巨大的应用潜力，被誉为“化学抗体”。其靶标范围极为广泛，涵盖了小分子、蛋白质、离子、细胞、细菌乃至组织切片等。与传统抗体相比，核酸适配体具有诸多显著优势。在稳定性方面，核酸适配体热稳定性高，能够在较宽的温度范围内保持结构和功能的完整性，而抗体在高温等条件下容易变性失活；在制备难度上，核酸适配体可通过化学合成的方式大量快速制备，无需依赖动物免疫等复杂过程，大大降低了制备成本和时间，而抗体的制备过程较为繁琐，周期较长；免疫原性上，核酸适配体免疫原性低，在体内应用时引发免疫反应的风险较低，这为其在临床治疗等领域的应用提供了更广阔的空间。

在生物医药领域，核酸适配体可作为药物递送载体，将药物精准地输送到靶细胞或组织，提高药物疗效并降低毒副作用。例如，将抗癌药物与针对肿瘤细胞表面特异性标志物的核酸适配体偶联，可实现对肿瘤细胞的靶向治疗。在疾病诊断方面，核酸适配体可用于开发高灵敏度和特异性的生物传感器，实现对疾病标志物的快速检测，如基于核酸适配体的电化学生物传感器用于检测肿瘤标志物甲胎蛋白，能够实现对肝癌的早期诊断。在环境监测领域，核酸适配体可用于检测环境中的污染物和病原体，如对水中的重金属离子、农药残留以及病毒等进行快速、准确的检测，为环境保护和公共卫生提供有力支持。

然而，目前获得高质量核酸适配体的过程仍面临诸多挑战。传统的指数富集的配体系统进化技术（SELEX）及其改进版本，虽然在一定程度上能够满足筛选需求，但存在步骤繁琐、耗费时间长、投入成本高等问题。SELEX技术通常需要进行6-18轮的筛选过程，每一轮都涉及到与靶分子的结合、分离、扩增等多个步骤，整个筛选周期可能长达数周甚至数月。在筛选过程中，由于需要大量的试剂和耗材，且对实验设备和技术人员的要求较高，导致筛选成本居高不下。靶分子固定在固相载体上进行筛选时，容易出现空间位阻效应，阻碍核酸序列与靶分子的充分结合，影响筛选效率和适配体的质量。

毛细管电泳法作为一种高效分离和快速分析的微量分析技术，在核酸的检测和分析中已得到广泛应用。其具有分离效率高、分析速度快、样品用量少等优点，能够在短时间内对复杂样品中的核酸进行高效分离和分析。将毛细管电泳技术应用于核酸适配体的筛选，具有很大的开发价值和应用前景。毛细管电泳能够实现靶标性质评价、靶标-核酸复合物的高效分离与收集，以及适配体亲和力、特异性的定性定量分析等多重功能，从常规的毛细管区带电泳-指数富集配体系统进化技术（CZE-SELEX）衍生而来的多模式CE筛选方法，大幅度提升了筛选效率，缩减了适配体筛选的人力、物力与时间。

本研究聚焦于毛细管电泳法筛选核酸适配体，旨在深入探究该方法的可行性和有效性，并对筛选过程进行全面优化。通过本研究，有望为核酸适配体的筛选提供一种全新的、高效的方法，推动核酸适配体在生物医学和生物技术等领域的研究和应用取得突破性进展，为相关领域的发展注入新的活力。

1.2国内外研究现状

核酸适配体的筛选技术发展历程中，毛细管电泳法逐渐崭露头角，在国内外均引发了广泛关注与深入探究。早期，传统的SELEX技术占据主导地位，但随着研究的推进，其局限性日益凸显，促使科研人员积极寻求新的筛选方法，毛细管电泳法应运而生。

国外在毛细管电泳法筛选核酸适配体的研究起步较早，取得了一系列具有开创性的成果。美国的研究团队率先将毛细管电泳技术应用于核酸适配体的筛选，利用毛细管区带电泳-指数富集配体系统进化技术（CZE-SELEX），成功筛选出针对特定蛋白质的核酸适配体，为后续研究奠定了基础。他们通过对电泳条件的精细优化，如缓冲液的组成、pH值、电压等参数的调整，显著提高了筛选效率和适配体的质量。在小分子靶标的筛选方面，国外学者利用毛细管电泳的高分离效率，实现了对复杂混合物中小分子靶标的精准筛选，拓宽了核酸适配体的应用范围。

国内的研究也紧跟国际步伐，在毛细管电泳法筛选核酸适配体领域取得了长足的进步。北京理工大学的屈锋教授课题组在该领域成果丰硕，他们深入研究毛细管电泳筛选核酸适配体的关键核心技术，提出了多种新型筛选模式。LpH-SELEX模式通过巧妙地调节pH值，大幅度提升了非结合序列的消除效率，使得筛选过程更加高效；ssCE-SELEX模式实现了靶标与核酸库反应比例、时间的在线控制，为筛选条件的优化提供了更多的可能性；scCE-SELEX模式则成功实现了多靶标的亲和力、特异性同步筛选，满足了复杂生物体系中多靶