آپتامرها

[سید لفته فردزاده]

آپتامرها(از واژه لاتین aptus به معنی متناسب (fit) مولکول های اسید نوکلئیک (Oligonucleic Acid ) یا پپتیدی هستند که به مولکول هدف ویژه متصل می شوند. اپتامرها در زمینه ی پژوهش های پایه ،اهداف کلینیکی به عنوان داروهای ماکرومولکولی، و صنعتی مورد استفاده قرار می گرفته اند.


آپتامر ها را می توان دو گروه زیر دسته بندی کرد:
1- آپتامرهایRNA و یا DNA
2- آپتامر های پپتیدی.
آپتامرهای RNA و یا DNA این آپتامرها لیگاند های انتخابگر RNAو DNA تک رشته ای (به طور معمول) کوتاه اولیگونوکلئوتیدی هستند که به طور مصنوعی در آزمایشگاه ساخته شده اند.آپتامر همچنین در برخی از مولکول های RNA ای طبیعی در موجودات زنده شناسایی شده اند. برای مثال اینترون گروه I به طور اختصاصی به نوکلئوتید گوانین متصل می شوند. این RNA های متصل شونده، نوعی آپتامر هستند. نوعی دیگر از اپتامر های طبیعی عناصر تنظیمی ژنتیکی اسید نوکلئیوکی به نام سوئیچ ها(Riboswitches ) هستند که دارای ویژگی های مولکولی بازشناساگر، شبیه به آپتامر های مصنوعی می باشند. کشف این نوع توالی های RNA ای تنظیمی، اعتقاد به وجود (دنیایRNA ) را در آغاز حیات بر روی کره ی زمین تقویت می کند.
آپتامرهای اسید نوکلئیکی، طی چندین مرحله ی در شرایط In vitro با روش SELEX (Systematic Evolution of Ligand by Exponential Enrichment ) افزایش روشمند لیگاند ها از طریق غنی سازی نمایی(تصاعدی) در آزمایشگاه طراحی می شوند.این اپتامر ها قادرند به انواع مولکول های متنوع هم چون مولکول های کوچک، پروتئین ها،اسید های نوکلئویک، و حتی سلول ها،بافت ها و موجودات زنده متصل شوند.
ساختار لیگاند های RNA و یا DNA با توالی های تصادفی، امکان تولید مخلوطی از اولیگونوکلئوتید های با توالی بسیار مختلف را به وجود می آورد. برای مثال، مخلوطی از یک اولیگونوکلئوتید با طول 25 نوکلئوتید و داشتند حداقل 4 نوکلئوتید (4N)در هر جایگاه، پتانسیل ایجاد ترکیبی با 425 توالی (یا 1025) داشته باشد. از مخلوط های اولیگونوکلئوتید ها، مولکول های RNA می تواند به صورت شیمیایی با خواص ویژه انتخاب شوند که تمایل به اتصال به مولکول های خاص کوچک را دارند. برای مثال می توان RNA ای را که قادر به تشخیص تئوفیلین (Theophylline )از کافئین است از یک جمعیت RNA ای تفکیک کرد.
آپتامر ها برای استفاده در زمینه ی بیوتکنولوژی پیشنهاد شده اند این مولکول ها با توجه به توانایی مولکولی برای بازشناسی، قادرند با بیومولکول های متداول یعنی آنتی بادی ها رقابت کنند. علاوه بر ویژگی بازشناسی این مولکول ها، آپتامر ها توانایی برتر، نسبت به آنتی بادی ها دارند زیرا می توانند آنها را در لوله های آزمایش به طور کامل طراحی نمود و با روش های سنتز شیمیایی تولید نمود. از سوی دیگر، این مولکول ها دارای ویژگی های نگهداری مناسب هستند و در کاربرد های درمانی، کم تر و (یا فاقد آن) باعث تحریک سیستم ایمنی می شوند.
آپتامر ها برای کشف مارکر های زیستی(Biomarkeres ) جدید با فن آوری APtaBiD (فن آوری کشف مارکر زیستی با کمک آپتامر) مورد استفاده قرار گرفته اند. این فن اوری دارای سه مرحله است:
1- انتخاب چندین آپتامر متفاوت برای یک مارکر زیستی سلول های هدف
2- جداسازی مارکر های زیستی با کمک آپتامرها از سلولهای هدف
3- شناسایی مارکر های زیستی با روش اسپکتروسکوپی جرمی.
استفاده از آپتامر ها در این روش به پزوهشگران ، امکان شناسایی تفاوت های بسیار جزیی در مولکول های هدف موجود، در بین جمعیت های سلولی را فراهم می کند. این اواخر مفهوم آپتامر های هوشمند(Smart Aptameres )و لیگاند های هوشمند به علم زیست شناسی مولکولی معرفی شده است. این واژه، آپتامر هایی را توصیف می کند که بر اساس پارامتر های ثابت (Kd )از بیش تعریف شده، و ثابت غلظت بر هم کنش آپتامر- ساختار هدف، انتخاب می شوند.
آپتامر های پپتیدی:
این آپتامر های پروتئینی از یک قلمرو متغیر کوتاه(با 10 تا 20 امینو اسید) تشکیل شده است که در هر دو انتها، به یک داربست پروتئینی چسبیده است. در سلول این آپتامر ها قادرند با سایر برهم کنش های پروتئینی مداخله کنند