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Aptamer-Technologie im Bereich der klinischen Diagnostik

Die Erkennung pathogener Zellen ist für zahlreiche Anwendungen im Bereich der klinischen Diagnostik von entscheidender Bedeutung. Es sind neue Instrumente für die Erkennung von Zelloberflächemolekülen erforderlich, die mit dem Einsetzen und der Progression von Erkrankungen verbunden sind.
Aptamer-Technologie im Bereich der klinischen Diagnostik
Bei Aptameren handelt es sich um kurze, einkettige Oligo(deoxy)nukleotide, die mit Zielmolekülen interagieren, welche eine hohe Affinität und Spezifität aufweisen. Diese lassen sich als Instrumente zur Zellerkennung verwenden. Im Rahmen der EU-finanzierten Initiative APTACELLSENS (An aptamer-based multiplex assay to recording molecular signatures of cancer cell fingerprints) wurden DNA-Aptamere mit breit gefächerten Interaktionsmustern für einen Multiplex-Assay angewandt, um die molekularen Fingerabdrücke der gängigsten Krebserkrankungen zu bestimmen.

Die Entwicklung des Assays ermöglicht eine Profilerstellung zu Krebszellen bezüglich der diagnostischen Überwachung. Das zweite Vorhaben des Projekts war die Identifizierung der molekularen Ziele der angewandten Aptamere unter Verwendung einer siRNA-Methode (short interfering RNA).

Die systematische Entwicklung von Liganden durch exponentielle Anreicherung (SELEX) ist ein bewährtes und effizientes Verfahren für die Erzeugung von Oligonukleotiden mit einer hohen Zielaffinität. Das SELEX-Verfahren wurde zur Identifizierung des Aptamer-Ausgangspanels angewandt. Es wurde eine NGS-Sequenzierung (Next Generation Sequencing) für die unterschiedlichen Selektionszyklen durchgeführt und es wurde eine Reihe von Aptamer-Ausgangskandidaten in Erfahrung gebracht.

Insgesamt wurden 24 Aptamere unter Anwendung eines radioaktiven Bindungsassays, einer quantitativen PCR und einer Durchflußzytometrie weiteren Tests im Hinblick auf die Bindung an die Brustkrebs-Zelllinie MCF7 und die Prostatakrebs-Zelllinie PC3 unterzogen. Die Aptamere zeigten eine selektive Anvisierung von Krebszellen, die aus soliden Tumoren wie bei Brustkrebs, Prostatakrebs und Lungenkrebs hervorgegangen waren, wohingegen gegenüber lymphoiden Zellen keine Anvisierung festgestellt werden konnte.

Im Zuge von Untersuchungen mit einer konfokalen Mikroskopie wurde darüber hinaus die Aptamer-Erkennung und -Internalisierung bei den Zellen erforscht. Dies war ein wichtiger Aspekt, der die zukünftige Nutzung von Aptameren für die Anvisierung und Behandlung von Tumoren adressierte.

Die Identifizierung der Aptamer-Ziele wurde über die Optimierung eines Pulldown-Assays zur Ermittlung des nachfolgenden Biomoleküls für jedes spezifische Aptamer durchgeführt. Diese Methode wurde unter Anwendung fluoreszenzmarkierter Aptamere sowie einer Massenspektrometrieanalyse der isolierten Proteine eingerichtet.

Aptamere stellen eine neue bahnbrechende Technologie mit großem Potenzial dar. Die im Rahmen von APTACELLSENS gewonnenen Daten haben die Machbarkeit einer klinischen Anwendung von Aptameren für die Identifizierung neuer Biomarker bewiesen.

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Schlüsselwörter

Aptamer, APTACELLSENS, molekulare Fingerabdrücke, Krebs, SELEX
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