适配体的临床应用前景

前言

适配体是与靶向互补分子特异性结合的RNA/DNA寡核苷酸分子。作为潜在的识别元件，具有良好的诊断和治疗应用前景，适配体可以为包括血液肿瘤、血友病等血液疾病提供多种治疗和诊断选择。与抗体相比，适配体具有几个优越的特性，包括简单的体外筛选和生产过程、易于修饰和偶联、高稳定性和低免疫原性。

作为抗体的有希望的替代品，适配体可以克服目前单克隆抗体治疗的局限性，为血液疾病提供新的诊断、治疗和预防性治疗。生物标记物检测、诊断、成像和靶向治疗等生物医学领域的研究人员已经对适配体进行了广泛的研究，在过去20年中已经开发出了几种适配体。其中之一是Pegaptanib，这是一种基于适配体的治疗药物，具有抗血管生成药物的功能，也是美国食品和药物管理局（FDA）批准的第一种用于治疗的适配体。其他几种适配体目前正在临床试验中。

适配体

核酸适配体是基于单链DNA或RNA分子的一类特殊合成的聚合物或低聚物，它们能够通过形成二级和/或三级结构与特定靶点结合。适配体可以高亲和力和特异性与多种靶点结合，如蛋白质、肽、小分子、金属离子、细菌、病毒和整个活细胞。

适配体最早是在1990年由Tuerk和Gold在指数富集的配体系统进化技术（SELEX）的研究过程开发出来的。SELEX程序用于适配体选择过程，在典型的SELEX中，它使用纯化的靶分子，从一个随机寡核苷酸的大型文库开始，通过目标结合、选择和扩增的循环，从初始文库中选择与目标分子有强结合作用的寡核苷酸。

适配体被认为是一类很有前途的分子，是抗体的化学等价物。单克隆抗体被认为是现代医学中治疗和诊断应用最强大的工具之一。适配体与传统抗体具有可比性，且它们具有一些更加优越的方面。此外，它们可以以低成本大规模生产，同时保持高再现性和可靠性。适配体是使用无动物技术生产的，并提供了一种优于单克隆抗体的替代品。

适体可以与剧毒或非免疫原性抗原结合，这是基于动物的单克隆抗体生产方法无法实现的特性。适配体的大小介于抗体（150kDa）和小肽（1-5kDa）之间（8-15kDa），大约是抗体的1/20。它们体积小，可以更好地穿透组织，可用于实体瘤治疗。

Pegaptanib是一种基于适配体的疗法，由NX1838适配体发展而来，是一种抗血管生成剂，对血管内皮生长因子（VEGF）具有选择性。Pegaptanib能有效结合并抑制VEGF，从而限制VEGF与细胞的相互作用。它是第一个获得FDA批准用于治疗眼部血管疾病的适配体。pegaptanib的成功提供了充分的证据，证明了利用适配体作为新疗法的应用潜力。

适配体的筛选技术

SELEX过程是一种体外筛选方法，用于分离与特定靶点结合的DNA或RNA序列。SELEX过程是选择适配体的黄金标准，主要涉及三个重要的技术步骤：（i）将目标分子与随机测序的单链DNA/RNA文库孵育，（ii）将目标结合序列与非结合序列分离，以及（iii）恢复结合序列，然后扩增结合序列。重复SELEX循环，直到适配体序列达到显著的高亲和力。

由于SELEX流程复杂，通常需要几周时间才能完成。但SELEX的新技术提供了增强和加速适配体选择的机会，也有助于减少适配体选择的工作量、时间和成本，从而克服技术困难，提高适配体筛选的成功率。

目前，已经引入了几种策略来修改和优化SELEX方法。例如，计数SELEX通过丢弃非特异性适配体来改进适配体选择，该过程通过在SELEX序列中添加一个预清除步骤来进行，该步骤使用与靶标密切相关的结构类似物。另一种方法是使用毛细管电泳SELEX分离结合的靶标，由于结合靶标的适配体具有不同的流动性，它们可以作为单独的组分收集。此外，还使用了一种新的电化学方法，该方法基于将目标分析物固定在金电极上，这种方法代替了将珠子用作固体支撑基质和SELEX中使用的荧光标签。另一个例子是cell SELEX，这是一种在体外为整个细胞选择适配体的独特方法。这种形式的SELEX不局限于单个分子，而是针对整个活细胞，如癌细胞。这种方法产生细胞特异性适配体，并能识别未知的癌细胞生物标记物。

适配体的优化和修饰

在过去几十年中，适配体开发和纳米技术的快速发展使适体成为生物医学应用的一个有吸引力的工具。它们可以很容易地进行化学修饰，并且可以在不损害适配体与靶标相互作用的情况下轻松实现几次修饰。

适配体修饰可以增强与靶标的结合亲和力，提高稳定性，避免体内核酸酶降解，增强其在生物环境中的体内稳定性和药代动力学。许多新的聚合酶可用于产生更稳定的适配体库，防止核酸酶水解。此外，将非天然核苷酸引入文库可以增强稳定性，这一过程可以通过改变糖环来实现，包括2′-氟核糖、2′-氨基核糖、2′-O-甲基核糖和LNA（共价连接2′-和4′-核糖位置）。

SomaLogic技术引入了适配体的化学修饰，增强了适配体在生物流体中的稳定性、结构多样性和强大的目标结合能力。另外一种改良适配体（SOMAmers）在稳定性和亲和力方面反映了其最佳的生物学功能。研究人员利用杂环、疏水基团、苯基、大萘基和一种更复杂的吲哚来取代DNA文库中的dT碱基，并在碱基的5′位修饰dU，从而开发出了体形异构体。许多不同的基于SOMAmer的阵列技术，如SOMAscan和SOMApanel，已被用于临床应用。

抗核酸酶环状适配体用于在血清或生物液体中实现适配体的代谢稳定性。核酸中5′端和3′端的连接可防止核酸外切酶降解。此外，一种稳定的抗凝剂多价环状适配体已经研制成功，环化增加了热稳定性，使所有适配体保持一致的构象。与未修饰的适配体相比，修饰的适配体的半衰期可以延长数倍。

血液肿瘤的适配体临床进展

AS1411是第一个经过人体临床试验的基于适配体的抗癌治疗药物。它是一种独特的DNA适配体，由一个26碱基核苷结合富含G的寡核苷酸组成，并使用一种新的方法靶向核苷。AS1411联合大剂量阿糖胞苷被用作癌症靶向药物。目前已在难治性和复发性AML的II期临床试验（NCT00512083和NCT01034410）中进行了评估，结果令人鼓舞。这种组合在抑制癌细胞生长方面具有协同效应，并且具有可接受的安全性，副作用通常与阿糖胞苷治疗相关。

CD33是一种跨膜蛋白，在成熟髓系细胞、AML母细胞和正常髓系祖细胞表达。最近，人源化抗CD33单抗与化疗结合使用被认为是抗AML治疗的一个重大进展。CD33特异性适配体在结合和内化到CD33阳性髓系细胞系方面具有与抗CD33抗体相当的特性，并且它们还具有将化疗药物携带到AML患者CD33阳性细胞的潜力。CD-33适配体与阿霉素（Dox）结合，产生Dox-适配体结合物，可以抑制CD33阳性的急性髓系白血病。

CXCR4/CXCL12轴在多发性骨髓瘤（MM）细胞归巢至骨髓以及骨髓微环境与MM细胞之间的相互作用中起着关键作用。NOX-A12（olaptesed pegol）Spiegelmer是一种聚乙二醇化L-立体异构体RNA适配体，可结合并中和CXCL12。抗CXCL12适配体可以抑制肿瘤支持途径，并将CLL细胞从其保护性微环境中动员出来，从而在这些白血病细胞中诱导凋亡和化疗致敏。在一项II期试点研究中，评估了NOX-A12与BTZ和DEX联合应用于复发或难治性MM患者的活性和安全性。结果表明，这种组合是安全的，耐受性良好，没有任何不良事件的显著增加，单剂量的olaptesed有效地动员了MM细胞，是一种很有希望的策略。

此外，各种血液肿瘤的治疗靶点，包括CD30、BAFF-R、CD38和CD117等重要靶点的适配体药物或适配体偶联药物均有研究处于临床前或临床阶段。

其它血液疾病的适配体临床进展

ARC1779适配体是ARC1172的聚乙二醇化形式，聚乙二醇化可防止核酸酶降解，同时稳定对血管性血友病因子（VWF）A1结构域的亲和力。聚乙二醇化还通过阻断VWF A1结构域与血小板GPIb受体的结合，减少血小板粘附、聚集和血栓形成，抑制VWF的血栓前功能。

ARC1779用于治疗血栓性血小板减少性紫癜（TTP）和血管性血友病2B型患者的VWF相关血小板功能紊乱。一项临床试验评估了ARC1779在VWF相关血小板功能紊乱患者中的安全性、药代动力学和药效学，结果表明ARC1779可以抑制血小板聚集，而不会显著增加出血。一项II期临床试验研究了ARC1779对颈动脉内膜切除术后即刻患者脑微栓塞的影响，然而因招募患者不足，该研究不得不暂停。尽管如此，对纳入的急性TTP患者进行的重要观察证实，当与血浆置换疗法结合使用时，阻断VWF的A1结构域有可能增加血小板计数。

组织因子（TF）在止血中很重要，在启动凝血级联的外源性途径中起关键作用，而TF由组织因子途径抑制剂（TFPI）控制。抗TFPI适配体BAX 499（原名ARC19499）与TFPI的多个结构域结合，是血友病的一种新治疗策略。首次在血友病患者中进行了抗TFPI适配体的人体内和机制验证研究，以测试BAX 499的安全性和耐受性。

镰状细胞病（SCD）是最常见的遗传性血液病，可导致严重并发症，如溶血性贫血、偶发性血管闭塞和进行性多器官损伤。P-选择素是一种细胞粘附分子，在活化的血管内皮细胞和血小板中表达。管理SCD的新治疗策略之一是通过抑制与内皮细胞的粘附相互作用来针对这些主要并发症。人们正在开发研究一种基于适配体的P-选择素抑制剂，它显示出分别抑制镰状红细胞和白细胞与内皮细胞粘附90%和80%的能力，从而显示出作为SCD新治疗剂的潜力。

补体是几种病理生理过程的关键介质，补体的极端激活在几种疾病的发病机制中起着关键作用，包括阵发性夜间血红蛋白尿（PNH）和非典型溶血性尿毒症综合征（aHUS）。研究人员使用SELEX方法为人类补体C5成分开发了一种特定的适配体。目前，ARC1905（抗C5适配体）正在进行治疗AMD患者的II期临床试验（NCT02686658）。

Hepcidin是一种2.8kDa的小肽，主要由肝细胞产生，被认为是铁稳态的关键介质，在慢性贫血（ACD）和炎症性贫血中发挥核心作用。NOX-H94是一种结构化镜像聚乙二醇化RNA适配体，能够以高亲和力特异性结合人hepcidin，防止其与铁转运蛋白结合并降低血清铁。健康受试者NOX-H94的首次临床试验表明，其安全耐受性良好。

小结

由于适配体具有很高的结合特异性和亲和力，并且与抗体相比具有一些优越的优势，因此它们已成为血液疾病诊断和治疗中抗体的极好替代品。适配体提供了一套新的诊断、药物输送和治疗多种疾病的工具。目前，对治疗性适配体的关注正逐年显著增加，多项适配体药物正在进行概念验证研究和不同阶段的临床试验，并且已经在治疗血液系统疾病方面表现出巨大的潜力。

参考文献：

1.Aptamers: Potential Diagnostic andTherapeutic Agents for Blood Diseases. Molecules. 2022 Jan; 27(2): 383.