Cymwysiadau Aptamer mewn Niwrowyddoniaeth Rhan 4

Mae PET yn ddull delweddu hynod effeithiol arall a ddefnyddir mewn diagnosteg glinigol gan ei fod yn gallu darparu datrysiad tomograffig ar unrhyw ddyfnder meinwe.

Mae sgan PET, tomograffeg allyriadau positron, yn dechnoleg delweddu meddygol y gellir ei defnyddio i ganfod statws swyddogaethol a metabolaidd amrywiol organau a meinweoedd. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae sganiau PET hefyd wedi cael eu defnyddio'n eang i astudio cof.

Mae astudiaethau wedi canfod y gall sganiau PET ganfod gweithgaredd metabolig a llif gwaed yn yr ymennydd, sydd â chysylltiad agos â galluoedd gwybyddol a chof dynol. Gellir defnyddio sganiau PET i arsylwi a oes annormaleddau mewn meysydd sy'n ymwneud â gwybyddiaeth a chof, a sut maent yn trosglwyddo ac yn prosesu gwybodaeth.

Mae cymhwyso sganio PET wedi galluogi gwyddonwyr i wneud cynnydd aruthrol wrth astudio'r system nerfol. Er enghraifft, canfu un astudiaeth fod metabolaeth ymennydd oedolion hŷn yn arafach nag un oedolion iau, sef un o’r prif resymau pam mae oedolion hŷn yn profi colli cof a dirywiad gwybyddol. Yn ogystal, gall sganiau PET ganfod arwyddion o glefydau niwrolegol, megis clefydau niwroddirywiol a chlefyd Alzheimer. Gall hyn helpu meddygon i wneud diagnosis a thrin y clefydau hyn yn gynnar er mwyn lleddfu dioddefaint cleifion cymaint â phosibl.

Ar ben hynny, fel y deallwn, mae cof yn broses niwral gymhleth. Mae technoleg sganio PET yn ein galluogi i ddeall yn well y broses o ffurfio a chadw cof. Mae hyn yn ein helpu i ddatblygu gwell dulliau hyfforddi cof fel y gall pobl feistroli gwybodaeth a sgiliau yn well.

I grynhoi, mae defnyddio sganiau PET wrth astudio cof yn rhoi data mwy cynhwysfawr i ni a dealltwriaeth ddyfnach. Trwy'r dechnoleg hon, gallwn ddeall, gwerthuso, a gwella ein cof a'n galluoedd gwybyddol yn well i addasu'n well i ddatblygiad cymdeithasol a bywyd bob dydd. Gellir gweld bod angen i ni wella cof, a gall Cistanche deserticola wella cof yn sylweddol oherwydd bod Cistanche deserticola yn ddeunydd meddyginiaethol Tsieineaidd traddodiadol sydd â llawer o effeithiau unigryw, ac un ohonynt yw gwella cof. Daw effeithiolrwydd Cistanche deserticola o'r nifer o gynhwysion gweithredol sydd ynddo, gan gynnwys asid tannig, polysacaridau, glycosidau flavonoid, ac ati. Gall y cynhwysion hyn hybu iechyd yr ymennydd mewn amrywiaeth o ffyrdd.

Cliciwch Gwybod i wella cof tymor byr

Mae delweddu PET yn seiliedig ar radioisotopau allyrru positron, megis 13N, 18F, 11C, 64Cu, 124I, a 68Ga. Mae'r isotop fflworin (18F) yn cael ei ddefnyddio'n aml oherwydd ei hanner oes manteisiol o tua 110 munud, cynhyrchiad diymdrech, pydredd glân, ac egni isel.

O ran MRI, yr her bwysicaf i PET yw dylunio asiantau delweddu targed-benodol [128]. At y diben hwn, dangoswyd y gallai'r thrombin aptamer gael ei gyfuno'n ffotocemegol â 3-azido-5-nitrobenzyl fluoride ([18F]ANBF) [70].

Hefyd, mae PETdelweddu yn seiliedig ar aptamers 18F-label wedi'i adrodd ar gyfer proteinau fel tenascin C [131], y protein tyrosine kinase 7 [132], a'r derbynnydd EGF [133].

3.7.2. Diagnosis

Mae amrywiad derbynnydd ffactor twf epidermaidd III (EGFRvIII), sy'n oncogenig oherwydd ei actifadu cyfansoddol yn hytrach na chael ei reoleiddio gan y ligandau EGFR, yn cynyddu gliomatumorigenicity a gwrthwynebiad i driniaeth [134]. Defnyddiwyd y celloedd U87-EGFRvIII gorfynegi EGFRvIII i gael addaswyr DNA a newidiodd gyfradd twf celloedd a chynyddu radiosensitifrwydd [135].

Cadarnhawyd gallu rhwymol yr addaswyr (U2, U8, U19, ac U31) i U87-EGFRvIII trwy gyfrwng cytometreg llif a dadansoddiad microsgopeg confocal. Roedd Theaptamer yn atal ymlediad a metastasis celloedd tiwmor (U87) ac yn effeithio ar ddigwyddiadau signalau i lawr yr afon o'r EGFR.

Hefyd, datblygwyd sawl amrywiad o'r aptamer hwn trwy gyfres o addasiadau. Er bod cwtogi wedi cynyddu ei benodolrwydd, roedd gosod GCpairs yn ei goesyn pin gwallt yn rhoi gwell sefydlogrwydd thermol. Cynyddodd affinedd â pyrenemodifications a nodwyd gyda chymorth tocio moleciwlaidd affinedd affinedd at moleciwlau targed [136]. Ar ben hynny, dangosodd 118Re-labelu U2 effaith antitumor in vivo.

Mae'r canlyniadau addawol hyn yn annog cymhwyso'r aptamer U2 fel therapiwticagent newydd mewn systemau cyflenwi cyffuriau wedi'u targedu [125]. Mae mwyafrif y therapiwteg presennol wedi methu oherwydd penodoldeb isel yr asiant therapiwtig sy'n arddangos effeithiau andwyol.

Prif nod therapi wedi'i dargedu yw gwella detholusrwydd cyffuriau a lleihau sgîl-effeithiau "oddi ar y targed". Un dull o gyflawni'r nod hwn yw trwy systemau dosbarthu cyffuriau sy'n defnyddio ligandau sy'n benodol i'r clefydau megis cyfuniadau atamer-cyffuriau (ApDCs) [137].

Mae prodigiosin a gynhyrchir gan y bacteriwmSerratia marcescens yn sytotocsig gyda nodweddion gwrth-ganser a gwrth-falaria. Mae gan un o'i ddeilliadau, prodigiosin 25-C, weithgaredd gwrthimiwnedd. Mae atamer wedi'i gyfuno â phrodigiosin yn targedu arwynebau celloedd canser yr ymennydd yn benodol.

Gan ddefnyddio offeryn modelu moleciwlaidd, meddalwedd dylunydd Ascalaph, y derbynnydd glwtamad, ac addaswyr amrywiol caniatawyd i ryngweithio yn yr ensemble NVT am hyd 50 ns ac ar 310 K. O'r astudiaeth efelychiad hwn, adnabuwyd pum ymgeisydd addas ar sail eu hegni rhyngfoleciwlaidd delta (∆ INME). I gadarnhau'r data efelychu, deorwyd yr addaswyr dethol hyn â chelloedd canser yr ymennydd a chelloedd arferol yr ymennydd yn unigol.

Yn olaf, cyfrifwyd canran rhwymol penodol pob atamer ar gyfer y ddau fath o gell. Sylwyd bod gan addaswyr 8, 10,11, 23, a 69 y gallu i dargedu epitopau ar holl gelloedd canser yr ymennydd ag affinedd uchel ac ∆ INME isel. Yn ogystal, ymhlith y rhain, cafodd aptamer 10 ei arsugniad gan gelloedd canser yr ymennydd ar lefelau uchel ac roedd ei arsugniad gan gelloedd normal yn ddramatig o isel [138].

Fel y crybwyllwyd o'r blaen, cyfyngiad mawr ar driniaeth anhwylder yr ymennydd yw'r BBB, sy'n cyfyngu ar y mwyafrif o foleciwlau bach rhag mynd i mewn i'r ymennydd. Mae'r angen am dargedu meinwe-benodol yn ffactor cyfyngol arall. Mae dosbarthu cyffuriau i feysydd clefyd allweddol yn yr ymennydd yn ddull hanfodol ar gyfer therapi effeithiol.

Mae Transferrin (Tf), sy'n bresennol ar bilenni endothelialcell y BBB, yn galluogi moleciwlau i groesi'r BBB [139-141]. Mewn astudiaeth ddiweddar, cafodd aptamer sy'n targedu'r derbynnydd Tf (TfR) ei asio i rwymo atamer i EpCAM (moleciwl adlyniad celloedd epithelial) - gan fynegi celloedd canser [142]. Roedd yr aptamer conjugate yn cynnal penodolrwydd ac yn dangos cysylltiad rhwymol gwell ar gyfer EpCAM a'r TfR.

Cadarnhawyd transcytosis o'r addaswyr hyn trwy'r BBB in vivo yn dilyn 1-nmolin chwistrelliad. Dangosodd yr astudiaeth hon y gall chimeras atamer deuweithredol oresgyn y BBB a bod ganddynt y potensial i drin anhwylderau'r ymennydd yn benodol.

Gan ddefnyddio strategaeth debyg gyda gronynnau, darparwyd ruthenium mesoporous [Ru (bpy) 2 (tip)]2+ (RBT) nanoronynnau (MRN) swyddogaeth targedu deuol, a gyflawnwyd gan yr aptamer AS1411 (Apt) a Tf graftedon yr arwynebau MRN a arweiniodd at gapasiti llwytho cyffuriau gwrth-ganser uchel [143]. Galluogodd Thisnanosystem RBT@MRN-SS-Tf/Apt dreiddiad BBB effeithiol gan Tf a thargedu penodol i ladd y celloedd glioma in vitro ac in vivo.

At hynny, mae cynhyrchu rhywogaethau adweithiol ocsigen (ROS) gan [Ru (bpy) 2 (tip)]2+ apoptosis a achosir gan gelloedd glioma o dan arbelydru laser, gan alluogi therapi ffotodynamig (PDT), y dangoswyd ei fod yn cynyddu'r cyfnod goroesi.

Mae'r dulliau cyflenwi cyffuriau hyn yn dangos y gall targedu'r TfR fod yn fodd llwyddiannus o symud cargo ar draws y BBB ac y gellir defnyddio'r chimeras aptamer yn effeithiol at y diben hwn i drin tiwmorau ymennydd a chlefydau ymennydd eraill y CNS. gallu tawelu genynnau penodol i ddilyniant, sy'n eu gwneud yn offer therapiwtig amgen.

Fodd bynnag, mae cyflwyno siRNA i gelloedd targed wedi bod yn heriol, gyda nifer o systemau cyflenwi siRNA yn seiliedig ar atamer yn cael eu datblygu i wella effeithiolrwydd siRNAs [66]. Cyflawnwyd cyflenwad penodol o gelloedd siRNA toGBM STAT3 gan ddefnyddio aptamer chimerig yn cynnwys siRNA yn targedu STAT3 (trawsddygiadur signal ac actifadu trawsgrifiad 3) wedi'i gyfuno â Gint4.

T aptamertargeting y PDGFR (derbynnydd ffactor twf sy'n deillio o blatennau). Mae STAT3 yn rheolydd allweddol ar gyfer yr isdeip glioblastoma mesenchymal ymosodol. Penderfynwyd ar gyflenwi'r system a thawelu STAT3 mewn celloedd GBM-positif PDGFR. Dangoswyd hefyd bod y system chimera yn lleihau hyfywedd celloedd a mudo in vitro ac yn atal tyfiant tiwmor ac angiogenesis in vivo [144].

Gellir cymhwyso aptamers ar gyfer diagnosis, gan eu bod yn rhwymo'n benodol i amrywiaeth o linellau cell glioblastoma dros linellau celloedd canser eraill gyda Kds yn yr ystod o 78-168 nM [63]. Dewiswyd teulu o addaswyr DNA a'u hoptimeiddio ar gyfer rhwymo llinell gell gliosarcoma (K308) gan ddefnyddiocell-SELEX [145].

Mae ganddynt werthoedd Kd yn yr amrediad nanomolar gyda'r affinedd affinedd uchaf (WQY-9) â Kd o 21 nM. Roedd WQY-9 yn ddetholus iawn ar gyfer celloedd K308 ac wedi'i fewnoli gan K308 ar 37 ◦C. Pan brofwyd yn erbyn samplau meinwe mewnblanedig paraffin, staeniodd y fersiwn cwtogi o WQY-9 (WQY-9-B) 73% (11 o 15) o samplau gliosarcoma o gymharu ag 17% o 12 sampl arferol.

Roedd dilyniant DNA ar hap yn staenio 13 ac 20% o gliosarcoma a samplau arferol yn y drefn honno. Dewiswyd aptamer RNA (H02) hefyd gan gell-SELEX sy'n clymu'r integrin alffa-5-beta-1 a gall wahaniaethu rhwng llinellau cell glioblastoma a meinweoedd o senografftiau tiwmor sy'n deillio o gleifion mewn profion fflworoleuedd cyto- a histo-fflworoleuedd [146].

Felly, mae sawl addasydd ag addewid ar gyfer cymwysiadau i gynhyrchu offer diagnostig mwy effeithiolgliosarcoma. Rhestrir rhai o'r addaswyr yn Nhabl 3.

4. Casgliadau a Safbwynt i'r Dyfodol

Bydd gwledydd sydd â phoblogaethau sy'n heneiddio'n gyflym yn cael eu herio yn y dyfodol gan nifer cynyddol o bobl y mae nifer o glefydau niwroddirywiol yn effeithio arnynt. Erbyn 2050, bydd dros ddau biliwn o bobl dros 60 oed a bydd nifer y bobl dros 80 oed wedi treblu, o 137 miliwn heddiw i 425 miliwn.

Disgwylir i’r cynnydd hwn yn nifer yr henoed gael ei ategu gan gynnydd cyfrannol yn nifer y cleifion y mae clefydau niwrolegol yn effeithio arnynt.

Disgwylir hefyd am fwy o achosion o diwmorau ar yr ymennydd, oherwydd bod nifer yr achosion o ganser yn cynyddu gydag oedran ac o bosibl yn cael ei waethygu gan effeithlonrwydd llai o fecanweithiau atgyweirio yn yr ymennydd oedrannus.

Gellid lleihau'r cynnydd hwn mewn cleifion â chlefydau niwrolegol a thiwmorau ar yr ymennydd pe bai ffactorau sy'n gwneud yr henoed yn agored i anhwylderau niwrolegol a mecanweithiau cronni protein, nam ar ddiraddio agregau, a marwolaeth celloedd niwronaidd yn cael eu deall, a diagnosteg a thriniaethau priodol yn cael eu datblygu.

Felly, bydd deall seiliau sylfaenol clefydau niwrolegol a thiwmorau ar yr ymennydd a'u heffaith ar heneiddio yn nodi ffyrdd o'u hatal neu eu gwella ac yn gwella ansawdd bywyd llawer o bobl yn eu henaint.

Ar hyn o bryd mae gwrthgyrff yn brif ddull o wneud diagnosis o fiofarcwyr moleciwlaidd clefyd niwrolegol, yn enwedig ar gyfer biomarcwyr protein. Fodd bynnag, mae gwrthgyrff yn ddrud i'w cynhyrchu, mae ganddynt amrywiad swp-i-swp sy'n gofyn am reolaeth ansawdd helaeth, ac mae angen storio oergell arnynt. Pan gaiff ei ddefnyddio'n therapiwtig, rhaid "dyneiddio" gwrthgyrff hefyd yn gyntaf er mwyn osgoi gwrthodiad imiwn.

Gellir ehangu cyfleoedd ar gyfer diagnosis a therapïau trwy gynnwys addaswyr sy'n benodol ar gyfer biofarcwyr afiechyd a lluniadau aptamer y gellir eu defnyddio i fynd i'r afael â heriau therapiwtig.

Er bod addaswyr yn darparu manteision a llawer o gyfleoedd newydd ar gyfer cymwysiadau diagnostig a therapiwtig, mae eu cynrychiolaeth mewn diagnosteg fodern a therapiwteg yn isel.

O'i gymharu â gwrthgyrff, mae aptamers yn foleciwlau a ddarganfuwyd yn gymharol ddiweddar, a bydd yn cymryd amser i'w datblygu'n gyfryngau diagnostig a therapiwtig cymeradwy. Yn yr adolygiad hwn, rydym wedi crynhoi’r addaswyr sydd ar gael a ddefnyddir ar gyfer diagnosis a therapi ac wedi eu rhestru gyda dilyniannau a phriodweddau yn Nhabl 3.

Fodd bynnag, mae yna lawer o dargedau addasach mwy posibl gyda chysylltiadau â chlefydau niwrolegol gan gynnwys LRRK2, Parkin,PINK1, DRP-1, DJ-1, UBQLN2, C9orf72, NEK-1, a FAS.

Gydag optimeiddio ymhellach eu swyddogaeth a safoni eu cymeriadu, disgwylir i gymhwyso addaswyr ennill momentwm a darparu llawer o gyfleoedd newydd mewn diagnosteg a therapiwteg ym maes niwrowyddoniaeth.

Cyfraniadau Awdur: Mae pob awdur wedi darllen a chytuno i fersiwn gyhoeddedig y llawysgrif.

Cyllid: Cefnogir yr erthygl hon gan Gyngor Ymchwil Gwyddonol a Thechnolegol Twrci (TÜB˙ITAK) 3501 (Rhaglen Datblygu Gyrfa), rhif prosiect 119S845.

Datganiad y Bwrdd Adolygu Sefydliadol: Amherthnasol.

Datganiad Cydsyniad Gwybodus: Amherthnasol.

Datganiad Argaeledd Data: Ni chafodd unrhyw ddata newydd ei greu na'i ddadansoddi yn yr astudiaeth hon. Nid yw rhannu data yn berthnasol i'r erthygl hon.

Gwrthdaro Buddiannau: Nid yw'r awduron yn datgan unrhyw wrthdaro buddiannau.

Cyfeiriadau

1. Rangel, AE; Chen, Z.; Ayele, TM; Heemstra, JM Detholiad in vitro o aptamer XNA sy'n gallu adnabod moleciwlau bach. Asidau Niwcleig Res. 2018, 46, 8057–8068. [CrossRef] [PubMed]

2. Ilgu, M. ; Nilsen-hamilton, M. Aptamers mewn Dadansoddeg. Dadansoddwr 2016, 141, 1551–1558. [CrossRef] [PubMed]

3. Ellington, OC; Szostak, JW Detholiad in vitro o foleciwlau RNA sy'n rhwymo ligandau penodol. Natur 1990, 346, 818–822. [CrossRef][PubMed]

4. Robertson, DL; Joyce, GF Detholiad in vitro o ensym RNA sy'n hollti DNA un edefyn yn benodol. Natur 1990, 344,467–468. [CrossRef] [PubMed]

5. Tuerk, C. ; Aur, L. Esblygiad systematig ligandau trwy gyfoethogi esbonyddol: ligandau RNA i bacteriophage T4 DNA polymerase.Science 1990, 249, 505-510. [CrossRef] [PubMed]

6. Deillion, M. ; Blank, M. Technoleg Dethol Aptamer a Datblygiadau Diweddar. Mol. Ther. Asidau Niwcleig 2015, 4, e223. [CrossRef]

7. Kang, K.-NN; Lee, Y.-SS RNA addaswyr: Adolygiad o dueddiadau a chymwysiadau diweddar. Tueddiadau'r Dyfodol Biotechnol. 2013, 131, 153–169.[CrossRef]

8. Munzar, JD; Ng, A. ; Juncker, D. Addaswyr deublyg: Hanes, dylunio, damcaniaeth, a chymhwysiad i fiosynhwyro. Cemeg. Soc. Parch 2019,48, 1390–1419. [Croesgyfeir]9. Zhang, Y.; Lai, BS; Juhas, M. Cynnydd diweddar mewn darganfod a chymwysiadau addas. Moleciwlau 2019, 24, 941. [CrossRef]

10. Zhou, J. ; Rossi, J. Aptamers fel therapiwteg wedi'i dargedu: Potensial a heriau cyfredol. Nat. Parch. Drug Discov. 2017, 16, 181–202.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com