Aptamer umsóknir í taugavísindum Part 4

PET er önnur mjög áhrifarík myndgreiningaraðferð sem notuð er við klíníska greiningu þar sem hún getur veitt sneiðmyndaupplausn á hvaða vefjadýpi sem er.

PET skönnun, positron emission tomography, er læknisfræðileg myndgreiningartækni sem hægt er að nota til að greina virkni og efnaskiptaástand ýmissa líffæra og vefja. Undanfarin ár hafa PET skannar einnig verið mikið notaðar til að rannsaka minni.

Rannsóknir hafa leitt í ljós að PET-skannanir geta greint efnaskiptavirkni og blóðflæði í heilanum, sem eru nátengd vitsmuna- og minnishæfileikum manna. Hægt er að nota PET-skannanir til að athuga hvort frávik eru á svæðum sem tengjast skilningi og minni og hvernig þeir senda og vinna úr upplýsingum.

Notkun PET-skönnunar hefur gert vísindamönnum kleift að ná gríðarlegum framförum í rannsóknum á taugakerfinu. Til dæmis kom í ljós í einni rannsókn að efnaskipti í heila eldri fullorðinna eru hægari en yngri fullorðinna, sem er ein helsta ástæðan fyrir því að eldri fullorðnir upplifa minnistap og vitræna hnignun. Að auki geta PET-skannanir greint merki um taugasjúkdóma, svo sem taugahrörnunarsjúkdóma og Alzheimerssjúkdóm. Þetta getur hjálpað læknum að greina og meðhöndla þessa sjúkdóma snemma til að létta þjáningar sjúklinga eins mikið og mögulegt er.

Ennfremur, eins og við skiljum, er minni flókið taugaferli. PET skönnunartækni gerir okkur kleift að skilja betur ferlið við myndun og varðveislu minni. Þetta hjálpar okkur að þróa betri minnisþjálfunaraðferðir svo fólk nái betri tökum á þekkingu og færni.

Í stuttu máli, notkun PET skanna við rannsókn á minni veitir okkur ítarlegri gögnum og dýpri skilningi. Með þessari tækni getum við betur skilið, metið og bætt minni okkar og vitræna hæfileika til að laga sig betur að félagslegum þroska og daglegu lífi. Það má sjá að við þurfum að bæta minnið og Cistanche deserticola getur bætt minnið verulega því Cistanche deserticola er hefðbundið kínverskt lyfjaefni sem hefur mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni Cistanche deserticola kemur frá mörgum virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal tannínsýra, fjölsykrur, flavonoid glýkósíð osfrv. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans á margvíslegan hátt.

Smelltu á Vita til að bæta skammtímaminni

PET myndgreining er byggð á geislasamsætum sem gefa út pósítron, eins og 13N, 18F, 11C, 64Cu, 124I og 68Ga. Flúorsamsætan (18F) er oft notuð vegna hagstæðs helmingunartíma hennar sem er um 110 mínútur, áreynslulausrar framleiðslu, hreins rotnunar og lítillar losunarorku.

Eins og fyrir segulómun, er mikilvægasta áskorunin fyrir PET að hanna marksértæk myndefni [128]. Í þessu skyni var sýnt fram á að thrombin aptamer gæti verið ljósefnafræðilega samtengd við 3-azido-5-nítróbensýlflúoríð ([18F]ANBF) [70].

Einnig hefur verið greint frá PET-myndmyndun byggð á 18F merktum aptamerum fyrir prótein eins og tenascin C [131], prótein tyrosín kínasa 7 [132] og EGF viðtaka [133].

3.7.2. Greining

Epidermal growth factor receptor variant III (EGFRvIII), sem er krabbameinsvaldandi vegna virkjunar þess frekar en að vera stjórnað af EGFR bindlunum, eykur gliomatumorigenicity og mótstöðu gegn meðferð [134]. U87-EGFRvIII frumurnar sem oftjáðu EGFRvIII voru notaðar til að fá DNA aptamer sem breyttu hraða frumuvaxtar og jók geislanæmi [135].

Bindingarmöguleikar aptameranna (U2, U8, U19 og U31) við U87-EGFRvIII var staðfest með frumuflæðismælingum og confocal smásjágreiningu. Theaptamer hamlaði æxlisfrumum (U87) fjölgun og meinvörpum og hafði áhrif á merkjatilvik neðan við EGFR.

Einnig voru nokkur afbrigði af þessum aptamer þróuð með röð af breytingum. Þó að stytting hafi aukið sérstöðu þess, veitti innsetning GCpairs í hárnálastöngulinn aukinn hitastöðugleika. Aptamerar með pyrenemodifications auðkenndar með hjálp sameindatengingar jók sækni aptamer að marksameindum [136]. Ennfremur sýndi 118Re-merkt U2 æxlishemjandi áhrif in vivo.

Þessar efnilegu niðurstöður hvetja til notkunar U2 aptamersins sem nýs lækningaefnis í markvissri lyfjagjöf [125]. Meirihluti núverandi lækninga hefur mistekist vegna lítillar sérhæfni lækningaefnisins sem hefur skaðleg áhrif.

Meginmarkmið markvissrar meðferðar er að auka valhæfni lyfja og draga úr aukaverkunum sem ekki eru markvissar. Ein aðferð til að ná þessu markmiði er í gegnum lyfjaafhendingarkerfi sem nota bindla sem eru sértækir fyrir sjúkdóminn eins og aptamer-lyfjasambönd (ApDCs) [137].

Prodigiosin framleitt af bakteríunni Serratia marcescens er frumueyðandi með krabbameins- og malaríueiginleikum. Ein afleiða þess, prodigiosin 25-C, hefur ónæmisbælandi virkni. Aptamer tengt prodigiosin miðar sérstaklega á yfirborð krabbameinsfrumna í heila.

Með því að nota sameindalíkanaverkfæri, Ascalaph hönnuður hugbúnaður, glútamat viðtakann og ýmsa aptamer var leyft að hafa samskipti í NVT ensemble í 50 ns og við 310 K. Frá þessari hermirannsókn voru fimm kandídata aptamer auðkenndar út frá delta millisameindaorku þeirra (∆ INME). Til að staðfesta eftirlíkingargögnin voru þessi völdum aptamer ræktuð með krabbameinsfrumum í heila og venjulegum heilafrumum fyrir sig.

Að lokum var sértækt bindihlutfall hvers aptamer reiknað út fyrir báðar frumugerðirnar. Það kom fram að aptamer 8, 10, 11, 23 og 69 hafa getu til að miða á epitopes á allar heilakrabbameinsfrumur með mikla sækni og lágt ∆ INME. Að auki, meðal þeirra, var aptamer 10 aðsogað af heilakrabbameinsfrumum í miklu magni og aðsog þess af eðlilegum frumum var verulega lágt [138].

Eins og áður hefur komið fram er mikil takmörkun á meðferð með heilasjúkdómum BBB, sem hindrar meirihluta lítilla sameinda í að komast inn í heilann. Þörfin fyrir vefsértæka miðun er annar takmarkandi þáttur. Að afhenda lyf á helstu sjúku svæði í heilanum er nauðsynleg nálgun fyrir árangursríka meðferð.

Transferrín (Tf), sem er til staðar á æðaþelsfrumuhimnum BBB, gerir sameindum kleift að fara yfir BBB [139-141]. Í nýlegri rannsókn var aptamer sem miðar að Tf viðtakanum (TfR) sameinuð við aptamer sem bindist EpCAM (epithelial cell adhesion molecule) sem tjáir krabbameinsfrumur [142]. Aptamer samtengingin hélt sérhæfni og sýndi aukna bindishækni fyrir EpCAM og TfR.

Transcytosis þessara aptamera í gegnum BBB var staðfest in vivo eftir 1-nmóblæðingu. Þessi rannsókn sýndi að tvívirkar aptamer chimeras geta sigrast á BBB og hafa tilhneigingu til að meðhöndla sérstaklega heilasjúkdóma.

Með því að nota svipaða stefnu með ögnum, var mesoporous ruthenium [Ru (bpy) 2 (tip)]2+ (RBT) nanóagnir (MRN) útvegaðar tvímiðunaraðgerð, sem var náð með aptamer AS1411 (Apt) og Tf ígrædd á MRN yfirborðið sem leiddi til mikillar hleðslugetu gegn krabbameini [143]. Thisnanosystem RBT@MRN-SS-Tf/Apt virkaði áhrifaríka BBB skarpskyggni Tf og sérstakri miðun til að drepa glioma frumur in vitro og in vivo.

Þar að auki, framleiðsla á reactiveoxygen species (ROS) af [Ru (bpy) 2 (tip)]2+ framkallaði frumufrumur glioma frumur undir leysigeislun, sem gerir ljósaflfræðilega meðferð (PDT) kleift, sem hefur sýnt sig að eykur lifunartímabilið.

Þessar lyfjaafhendingaraðferðir sýna að miðun á TfR getur verið farsæl leið til að flytja farm yfir BBB og að aptamer chimeras geta verið notaðar á skilvirkan hátt í þessum tilgangi til að meðhöndla heilaæxli og aðra heilasjúkdóma í miðtaugakerfi. Lítil truflandi RNA (siRNA) hafa raðsértæk genaþagnarhæfni, sem gerir þá að öðrum lækningatækjum.

Hins vegar hefur afhending siRNA í markfrumur verið krefjandi, þar sem fjölmörg aptamer byggt siRNA afhendingarkerfi hafa verið þróuð til að auka virkni siRNAs [66]. Sértæk sending á STAT3 siRNA tilGBM frumum var náð með því að nota chimeric aptamer sem samanstendur af siRNA sem miðar á STAT3 (merkjabreytir og virkja umritunar 3) samtengd með Gint4.

T aptamer að miða á PDGFR (flóðflöguafleidd vaxtarþáttaviðtakann). STAT3 er lykilstjórnandi fyrir árásargjarna mesenchymal glioblastoma undirgerð. Afhending kerfisins og þöggun á STAT3 voru ákvörðuð í PDGFR-jákvæðum GBM frumum. Það var einnig sýnt fram á að chimera kerfið dregur úr lífvænleika frumna og flæði in vitro og hindrar æxlisvöxt og æðamyndun in vivo [144].

Hægt er að nota Aptamera til greiningar, þar sem þeir bindast sérstaklega ýmsum glioblastoma frumulínum umfram aðrar krabbameinsfrumulínur með Kds á bilinu 78-168 nM [63]. Fjölskylda af DNA aptamerum var valin og fínstillt til að binda gliosarcoma frumulínu (K308) með því að nota frumu-SELEX [145].

Þeir hafa Kd gildi á nanómólarbilinu með hæsta sækniaptamer (WQY-9) með Kd 21 nM. WQY-9 var mjög sértækur fyrir K308 frumur og var innbyggður af K308 við 37 ◦C. Þegar hún var prófuð gegn paraffíni innfelldum vefjasýnum litaði stytta útgáfan af WQY-9 (WQY-9-B) 73% (11 af 15) gliosarkmeinsýnum samanborið við 17% af 12 venjulegum sýnum.

Handahófskennd DNA röð litaði 13 og 20% ​​af gliosarcom og venjulegum sýnum í sömu röð. RNA aptamer (H02) var einnig valinn af frumu-SELEX sem bindur alfa-5-beta-1 integrinið og getur greint á milli glioblastoma frumulína og vefja úr æxlisútlendingaígræðslu úr sjúklingi í frumu- og histó-flúrljómunarmælingum [146].

Þannig eru nokkrir aptamerar með loforð um forrit til að framleiða skilvirkari gliosarcoma greiningartæki. Sumir aptameranna eru taldir upp í töflu 3.

4. Niðurstöður og framtíðarsýn

Lönd með ört öldrun íbúa munu verða fyrir áskorun í framtíðinni af auknum fjölda fólks sem verður fyrir áhrifum af nokkrum taugahrörnunarsjúkdómum. Árið 2050 verða rúmlega tveir milljarðar manna eldri en 60 ára og fjöldi fólks yfir 80 mun hafa þrefaldast, úr 137 milljónum í dag í 425 milljónir.

Búist er við að þessari fjölgun aldraðra einstaklinga fylgi hlutfallsleg aukning á fjölda sjúklinga sem verða fyrir áhrifum af taugasjúkdómum.

Einnig er búist við aukinni tíðni heilaæxla, bæði vegna þess að tíðni krabbameins eykst með aldrinum og hugsanlega versnar það af minni skilvirkni viðgerðaraðferða í heila aldraðra.

Þessi fjölgun sjúklinga með taugasjúkdóma og heilaæxli gæti minnkað ef þættir sem gera aldraða næma fyrir taugasjúkdómum og aðferðum próteinsöfnunar, skerðingar á niðurbroti safnefna og frumudauða í taugafrumum væru skildir og viðeigandi greiningar og meðferðir væru þróaðar.

Þess vegna mun skilningur á grunnstoðum taugasjúkdóma og heilaæxla og áhrif þeirra á öldrun bera kennsl á leiðir til að koma í veg fyrir eða lækna og bæta lífsgæði margra á gamals aldri.

Mótefni eru nú helsta leiðin til að greina sameindalífmerki taugasjúkdóma, sérstaklega fyrir próteinlífmerki. Hins vegar eru mótefni dýr í framleiðslu, hafa breytileika frá lotu til lotu sem krefst víðtækrar gæðaeftirlits og þau þurfa kæligeymslu. Þegar þau eru notuð í lækningaskyni verða mótefni einnig fyrst að vera „manngerð“ til að forðast ónæmishöfnun.

Hægt er að auka möguleika á greiningu og meðferðum með því að taka inn aptamer sem eru sértækar fyrir sjúkdómslífmerki og aptamer smíði sem hægt er að nota til að takast á við meðferðarvandamál.

Þrátt fyrir að aptamer veiti kosti og mörg ný tækifæri til greiningar- og lækningalegra nota, er framsetning þeirra í nútíma greiningar- og lækningafræði lítill.

Í samanburði við mótefni eru aptamer tiltölulega nýlega uppgötvaðar sameindir og þróun þeirra í viðurkennd greiningar- og lækningaefni mun taka tíma. Í þessari yfirferð höfum við tekið saman tiltæka aptamer sem notaðir eru við greiningu og meðferð og skráð þá með röðum og eiginleikum í töflu 3.

Hins vegar eru mörg fleiri möguleg aptamer-markmið með tengsl við taugasjúkdóma þar á meðal LRRK2, Parkin, PINK1, DRP-1, DJ-1, UBQLN2, C9orf72, NEK-1 og FAS.

Með frekari hagræðingu á virkni þeirra og stöðlun á lýsingu þeirra, er búist við að notkun aptameranna taki skriðþunga og veiti mörg ný tækifæri í greiningu og meðferð á sviði taugavísinda.

Framlög höfunda: Allir höfundar hafa lesið og samþykkt útgáfu handritsins.

Fjármögnun: Þessi grein er studd af Vísinda- og tæknirannsóknaráði Tyrklands (TÜB˙ITAK) 3501 (ferilþróunaráætlun), verkefnisnúmer 119S845.

Yfirlýsing endurskoðunarnefndar stofnana: Á ekki við.

Yfirlýsing um upplýst samþykki: Á ekki við.

Yfirlýsing um framboð gagna: Engin ný gögn voru búin til eða greind í þessari rannsókn. Gagnamiðlun á ekki við um þessa grein.

Hagsmunaárekstrar: Höfundar lýsa ekki yfir hagsmunaárekstrum.

Heimildir

1. Rangel, AE; Chen, Z.; Ayele, TM; Heemstra, JM In vitro val á XNA aptamer sem er fær um að þekkja smásameindir. Nucleic Acids Res. 2018, 46, 8057–8068. [CrossRef] [PubMed]

2. Ilgu, M.; Nilsen-hamilton, M. Aptamers í Analytics. Sérfræðingur 2016, 141, 1551–1558. [CrossRef] [PubMed]

3. Ellington, AD; Szostak, JW In vitro val á RNA sameindum sem binda sérstaka bindla. Náttúra 1990, 346, 818–822. [CrossRef][PubMed]

4. Robertson, DL; Joyce, GF Val in vitro á RNA ensími sem klýfur einþátta DNA sérstaklega. Náttúra 1990, 344.467–468. [CrossRef] [PubMed]

5. Tuerk, C.; Gold, L. Kerfisbundin þróun bindla með veldisvísisauðgun: RNA bindlar til bakteríufata T4 DNA fjölliða.Science 1990, 249, 505–510. [CrossRef] [PubMed]

6. Blindur, M.; Blank, M. Aptamer valtækni og nýlegar framfarir. Mol. Þr. Kjarnsýrur 2015, 4, e223. [Krossvísun]

7. Kang, K.-NN; Lee, Y.-SS RNA aptamers: Endurskoðun á nýlegum þróun og forritum. Future Trends Biotechnol. 2013, 131, 153–169.[CrossRef]

8. Munzar, JD; Ng, A.; Juncker, D. Duplexed aptamers: Saga, hönnun, kenning og notkun á lífskynjun. Chem. Soc. 2019,48, 1390–1419. [Krossvísun]9. Zhang, Y.; Lai, BS; Juhas, M. Nýlegar framfarir í uppgötvun og notkun aptamer. Sameindir 2019, 24, 941. [CrossRef]

10. Zhou, J.; Rossi, J. Aptamers sem markvissar meðferðir: Núverandi möguleikar og áskoranir. Nat. Séra Drug Discoverv. 2017, 16, 181–202.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com