Аптамеры к белкам: области применения
Аптамеры являются высокоаффинными и очень специфичными лигандами ( Eaton et al., 1995 ; Gold et al., 1995 ). Аптамеры к белкам часто связываются в функционально-важных участках молекулы и являются ингибиторами активности белков-мишеней ( Proske et al., 2005 ). По большинству своих характеристик аптамеры не уступают моноклональным антителам и могут быть использованы вместо антител во многих экспериментах ( Jayasena, 1999 ). В то же время, аптамеры обладают значительно большей стабильностью, чем антитела. Метод отбора аптамеров достаточно прост и позволяет получать новые лиганды в течение всего одного-двух месяцев. Разработаны методы автоматического отбора аптамеров, которые позволяют проводить одновременный отбор аптамеров к большому числу различных мишеней ( Cox et al., 2002 ; Eulberg et al., 2005 ). Благодаря подобному набору характеристик аптамеры находят все более широкое применение в самых разных (фундаментальных и прикладных) областях исследований. Ниже перечислены некоторые из основных областей применения аптамеров.
1) Аптамеры используют для изучения механизмов взаимодействия белков с нуклеиновыми кислотами. В случае белков, узнающих специфические последовательности нуклеиновых кислот in vivo, использование SELEX позволяет выявить природные последовательности связывания белков с РНК или ДНК ( Giver et al., 1993 ; Schneider et al., 1992 ; Shtatland et al., 2000 ; Tuerk and Gold, 1990 ). Анализ трехмерной структуры аптамер-белковых комплексов используется для исследования структуры РНК- и ДНК-связывающих сайтов белков-мишеней ( Convery et al., 1998 ; Huang et al., 2003 ; Jaeger et al., 1998 ; Kettenberger et al., 2006a ; Rowsell et al., 1998 ).
2) На основе аптамеров могут быть получены высокоэффективные и специфичные ингибиторы белков-мишеней ( Bock et al., 1992 ; Gold et al., 1995 ; Thomas et al., 1997 ; Tuerk et al., 1992 ). Подобные ингибиторы могут использоваться как в фундаментальных исследованиях (в частности, в функциональных исследованиях белков-мишеней), так и для создания новых лекарственных средств. Мишенями в данном случае могут являться, например, различные факторы роста, гормоны, ферменты, рецепторы на клеточной поверхности, токсины, белки вирусов и патогенных микроорганизмов ( Brody and Gold, 2000 ; Cerchia et al., 2002 ; Nimjee et al., 2005 ; Pestourie et al., 2005 ; Proske et al., 2005 ; Zhang et al., 2004 ). Несколько лекарств на основе аптамеров в настоящее время проходят клинические испытания, а первый из препаратов уже поступил на фармацевтический рынок ( Nimjee et al., 2005 ). Кроме непосредственного применения аптамеров в качестве специфических ингибиторов, их можно использовать для поиска новых ингибиторов различных белков. С этой целью проводится направленный поиск молекул, конкурирующих с аптамером-ингибитором за связывание с белком-мишенью и, таким образом, взаимодействующих в том же участке белка, что и исходный аптамер ( Burgstaller et al., 2002 ).
3) Аптамеры находят широкое применение для детекции различных молекул-мишеней (в том числе в диагностических целях). Было показано, что аптамеры могут с успехом заменить антитела в методиках ELISA, флуоресцентной гибридизации in situ (FISH), Вестерн-блоттинга и др. ( Jayasena, 1999 ). Аптамеры используют для измерения концентрации различных метаболитов и белковых факторов, для обнаружения токсинов, выявления специфических типов клеток и тканей, клеток болезнетворных микроорганизмов ( Bruno and Kiel, 1999 ; Charlton et al., 1997b ; Hesselberth et al., 2000 ; Homann and Goringer, 1999 ; Proske et al., 2005 ). Кроме того, аптамеры, как и антитела, можно использовать для аффинной очистки и идентификации белков-мишеней ( Fitter and James, 2005 ; Morris et al., 1998 ; Proske et al., 2005 ). Наиболее перспективным с точки зрения диагностики является создание микрочипов, содержащих в своем составе большое количество аптамеров, которые могут быть использованы для одновременного анализа многих молекул-мишеней ( Brody et al., 1999 ; Collett et al., 2005 ; McCauley et al., 2003 ). Созданы чипы, позволяющие анализировать концентрацию некоторых факторов роста в крови человека ( Bock et al., 2004 ). В дальнейшем предполагается создать микрочипы для анализа экспрессии большого числа различных белков человеческой клетки, что должно иметь огромное значение для развития методов диагностики различных заболеваний, а также в фундаментальных исследованиях ( Gander and Brody, 2005 ; Petach and Gold, 2002 ; Walter et al., 2002 ).
