核酸適體技術(shù)在食品安全分析中的應(yīng)用

摘 要 核酸適體（Aptamer）是經(jīng)體外篩選技術(shù)（SELEX）篩選出的能特異結(jié)合蛋白質(zhì)或其它小分子物質(zhì)的寡聚核苷酸片段，對(duì)可結(jié)合的配體有嚴(yán)格的識(shí)別能力和高度的親和力。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，SELEX技術(shù)已經(jīng)成為一種重要的研究手段和工具，被廣泛應(yīng)用到分子生物學(xué)、基因組學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。高通量篩選的技術(shù)特點(diǎn)與Aptamer精確識(shí)別、易體外合成與修飾等特性，使得Aptamer在分析化學(xué)與生物醫(yī)藥研究方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對(duì)提高篩選效率和效果為目標(biāo)的核酸適體篩選技術(shù)新進(jìn)展、核酸適體技術(shù)在食品安全分析中的應(yīng)用進(jìn)行了回顧，展望了核酸適體在食品安全分析上的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 核酸適體； 指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化； 食品安全； 殘留分析;有機(jī)小分子，評(píng)述

2010-12-26收稿；2011-03-20接受

本文系廈門市科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.3502Z20092008）；福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.2008J0107）；國家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.2010IK150）；國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目（No.2010CB732400）資助

* E-mail:Zhouy@xmciq.gov.cn;Xudm@xmciq.gov.cn

1 引 言

1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出，是現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生的里程碑［1，2］。自此對(duì)于核酸生物大分子的研究進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。1990年，兩個(gè)獨(dú)立的研究團(tuán)隊(duì)分別在《Nature》［3］和《Science》［4］上發(fā)表有關(guān)體外篩選特定靶物質(zhì)結(jié)合性核酸的研究論文，并命名此種核酸為Aptamer，它由拉丁語aptus（意為“匹配”）和希臘語詞綴meros組成，中文譯為“適體”、“適配子“或“核酸適體”。核酸適體的篩選技術(shù)被稱為“配體指數(shù)富集系統(tǒng)進(jìn)化”（Systematic evolution of ligands by exponential enrichment， SELEX）［4］，它是以組合化學(xué)技術(shù)、PCR技術(shù)以及基因克隆測序技術(shù)等為基礎(chǔ)的整合技術(shù)。隨著近年來現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，SELEX技術(shù)也不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了許多具有不同應(yīng)用目的的核酸適體篩選方法［5， 6］。這些方法極大地促進(jìn)了核酸適體科學(xué)的快速發(fā)展。經(jīng)歷了20年，核酸適體科學(xué)日漸成熟，在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用已受到廣泛關(guān)注，如分子識(shí)別［7，8］、藥物篩選［7，8］、靶點(diǎn)鑒定［8，9］、基因表達(dá)調(diào)控［9］、醫(yī)學(xué)成像［9］、臨床診斷［9，10］及疾病治療［10］等。不僅如此，核酸適體作為一種靶物質(zhì)結(jié)合分子，在分析科學(xué)領(lǐng)域也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，特別是在小分子化物的分離分析中具有其獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢。

食品安全問題在21世紀(jì)已經(jīng)成為全世界關(guān)注的重大問題，對(duì)消費(fèi)者的身體健康產(chǎn)生了重大的影響。由于食品種類豐富，食品中檢測的有毒有害物質(zhì)種類和組分繁多，需要檢測的物質(zhì)質(zhì)量極低，樣品中待檢物的濃度通常為

SymbolmA@ g和ng級(jí)，甚至pg 級(jí)。除此之外，許多檢測物除需檢測物質(zhì)本身，還涉及其衍生物和降解物測定。因此食品檢測要求檢測方法更加準(zhǔn)確、快速、方便。核酸適體具有靶分子廣、特異性強(qiáng)、靈敏度高、檢測成本低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在食品安全檢測中有著良好的應(yīng)用前景。本文對(duì)SELEX技術(shù)原理、核酸適體篩選技術(shù)及在食品安全分析中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

2 SELEX技術(shù)的基本原理

SELEX技術(shù)的總體思路是從通過組合化學(xué)原理設(shè)計(jì)合成的隨機(jī)寡核苷酸庫（約1015～1018 種核酸分子）中， 經(jīng)多輪篩選和指數(shù)富集， 最終獲得目標(biāo)核酸適體［11］。作為核酸適體的篩選技術(shù)，SELEX過程起始于組合化學(xué)合成的隨機(jī)寡核苷酸庫（RNA或DNA）。庫中核酸分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：兩端為固定序列，中間為隨機(jī)序列。隨機(jī)序列（區(qū)）賦予每個(gè)核酸分子不同的空間結(jié)構(gòu)，決定著隨機(jī)寡核苷酸庫的庫容量及多樣性。理論上， 如果寡核苷酸中的隨機(jī)序列由n個(gè)堿基組成，庫容量則為4n。若再考慮人為塑造的修飾文庫，隨機(jī)序列的多樣性則更為豐富［6，12］。SELEX技術(shù)是分子進(jìn)化工程技術(shù)的一種，技術(shù)流程包含了類似于達(dá)爾文進(jìn)化理論的3個(gè)過程：自發(fā)突變、自然選擇和大量增殖［13］。

SELEX篩選核酸適體的基本過程如圖1所示［6］。主要包括以下幾個(gè)步驟［14～16］：（1）運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)，人工設(shè)計(jì)并合成容量龐大的（1015～1018）單鏈隨機(jī)寡核苷酸（DNA或RNA）序列的文庫，

圖1 SELEX基本過程［６］

Fig.1 In vitro selection of target-specific aptamers using systematic evolution of ligants by exponential enrichment （SELEX） technique［６］

其中隨機(jī)寡核苷酸序列長度一般在15～60個(gè)堿基之間，隨機(jī)序列兩端固定在用于PCR擴(kuò)增及其它酶學(xué)反應(yīng)相關(guān)引物的結(jié)合位點(diǎn)。隨機(jī)文庫在特定緩沖體系下與靶分子溫育；（2）通過特定分離方法如離心法、濾膜法、磁珠法、毛細(xì)管電泳法、柱層析等實(shí)現(xiàn)與靶分子結(jié)合的核酸序列和非結(jié)合的核酸序列間的分離；（3）對(duì)分離出的結(jié)合核酸序列進(jìn)行反篩選，進(jìn)一步排除掉非特異性結(jié)合的核酸序列；（4）對(duì)獲得的特異性結(jié)合的核酸序列進(jìn)行PCR擴(kuò)增，形成次一級(jí)核酸庫，利用生成的次一級(jí)核酸庫重復(fù)步驟（2）和（3），隨著每一輪篩選條件的不斷提高，與靶目標(biāo)高度特異結(jié)合的DNA或RNA分子呈指數(shù)增長。而親和力低的序列逐步被淘汰，直到獲得核酸文庫對(duì)靶分子的解離常數(shù)達(dá)到目標(biāo)值；（5）對(duì)所獲得的核酸序列進(jìn)行克隆測序，鑒定測定序列與其靶分子結(jié)合的特異性和親和力。

第6期徐敦明等： 核酸適體技術(shù)在食品安全分析中的應(yīng)用

3 核酸適體篩選技術(shù)

SELEX技術(shù)的特點(diǎn)是將分子的進(jìn)化過程轉(zhuǎn)移到體外進(jìn)行，但是在核酸適體的實(shí)際篩選中，SELEX往往受到篩選環(huán)境及技術(shù)本身限制，影響篩選效果和篩選效率。近年來， 研究人員在傳統(tǒng)SELEX基礎(chǔ)上，發(fā)展出許多適合不同目的的新型SELEX技術(shù)。這些SELEX技術(shù)的出現(xiàn)，極大地推動(dòng)了核酸適體技術(shù)在各學(xué)科領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展。

3.1 毛細(xì)管電泳SELEX（Capillary electrophoresis SELEX， CE-SELEX）

SELEX技術(shù)中靶分子結(jié)合核酸與游離核酸的分離至關(guān)重要，是限制經(jīng)典SELEX 技術(shù)發(fā)展的一個(gè)難點(diǎn)。Mendonsa和Bowser（2004）根據(jù)核酸適體與靶分子結(jié)合能夠使其構(gòu)象和質(zhì)量改變并導(dǎo)致其電泳行為顯著變化的特性，利用毛細(xì)管電泳成功地將上述兩種不同狀態(tài)的核酸分子有效分離［17］。毛細(xì)管電泳技術(shù)（CE）的應(yīng)用對(duì)于提高SELEX的篩選效率具有重要的意義。因?yàn)槊?xì)管電泳能快速、高效地從未結(jié)合的DNA文庫中分離出靶分子-核酸適體復(fù)合物，因此利用CE-SELEX 方法僅需2～4輪篩選就可獲得靶分子的特異核酸適體。Drabovich 等（2005）根據(jù)ECEEM（Equilibrium capillary electrophoresis of equilibrium mixtures）的特征，利用不同親和力核酸適體的遷移率差異，收集不同時(shí)相的平衡混合物，僅3輪篩選就獲得識(shí)別MutS 蛋白的核酸適體［18］。但是CE-SELEX技術(shù)的一個(gè)主要缺陷是注射進(jìn)樣體積?。╪L級(jí)），限制了初始庫DNA的數(shù)量，因此與傳統(tǒng)SELEX相比一般只有1013個(gè)DNA分子數(shù)量的文庫用于篩選。毛細(xì)管電泳SELEX 技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了SELEX 篩選效率，縮短了SELEX 篩選過程，將可能成為未來核酸適體篩選的主要手段之一［18］。

3.2 加尾SELEX（Tailored SELEX）

通常人工合成的寡核苷酸序列包含中間的隨機(jī)區(qū)和兩端15～25 nt已知序列的固定區(qū)，固定區(qū)雖然方便PCR 擴(kuò)增與體外轉(zhuǎn)錄，但常常參與核酸適體與靶分子的結(jié)合，影響后續(xù)的截短活性序列的功能。另外，固定區(qū)還有可能與中間的隨機(jī)區(qū)退火而影響篩選。Vater等［19］ 建立了加尾SELEX技術(shù)，克服了上述缺點(diǎn)，能夠直接、快速獲得與靶分子結(jié)合的RNA 序列，而無需進(jìn)一步的截短實(shí)驗(yàn)。其原理是首先構(gòu)建隨機(jī)文庫，兩端各含有4 和6 nt 的固定序列，用于與接頭序列連接搭橋。合成文庫兩端的單鏈連接序列含有T7 啟動(dòng)子序列、可堿裂解的堿基以及便于文庫擴(kuò)增的序列。合成的單鏈接頭序列，能夠與上述連接序列和文庫的固定序列退火，形成搭橋，用于PCR 擴(kuò)增。如此，篩選過程中僅投入隨機(jī)文庫，在篩選后通過連接、搭橋的方式加入兩端連接序列與接頭序列，PCR 擴(kuò)增后再經(jīng)堿裂解處理去除兩端序列，投入下一輪篩選。加尾篩選與傳統(tǒng)篩選相比，多了引物連接與PCR擴(kuò)增后堿裂解除去引物兩個(gè)步驟，進(jìn)入下一輪循環(huán)的仍為短固定序列的寡核苷酸庫。加尾篩選能夠篩選出既簡短，親和力又很高的核酸適體，而且可以應(yīng)用于自動(dòng)化篩選體系中。

3.3 無引物基因組SELEX（Primer-free genomic SELEX）

1997年，Singer［20］和Gold［21］分別根據(jù)SELEX 技術(shù)原理將感興趣的生物體基因組制成寡核苷酸文庫，從中篩選生物活性分子（如蛋白質(zhì)、輔因子、多糖、抗生素等）的天然識(shí)別序列。他們建立的Genomic SELEX 為解析細(xì)胞內(nèi)基因調(diào)控、代謝調(diào)控等問題提供了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［22］。由于基因組SELEX 中用于PCR 擴(kuò)增的引物序列可能會(huì)與中間的基因組序列配對(duì)，從而干擾靶標(biāo)與基因組序列的結(jié)合。Wen 等［23］結(jié)合加尾SELEX原理，發(fā)展出了無引物基因組SELEX（Primer-free genomic SELEX）方法。該方法是在篩選之前先將引物從基因組文庫中除去。文庫與靶分子孵育后，篩選獲得的基因片段通過雜交-延伸熱循環(huán)反應(yīng)加入引物序列進(jìn)行PCR 擴(kuò)增。無引物基因組SELEX 為研究基因組調(diào)控提供了新的技術(shù)平臺(tái)。

3.4 消減SELEX（Subtractive SELEX）

2003年，Wang等［24］建立了消減SELEX。消減SELEX的原理是在篩選過程中扣除能與已知或未知的共有靶分子的核酸分子，消減后的次級(jí)隨機(jī)文庫投入特異靶標(biāo)的篩選。利用消減SELEX 技術(shù)可以從兩組高度同源的靶分子混合物中篩選獲得差異靶分子的特異核酸適體。消減SELEX 技術(shù)可在臨床診斷、靶向治療及腫瘤個(gè)性化治療中具有其獨(dú)特的優(yōu)勢。

3.5 切換SELEX（Toggling SELEX）

切換SELEX 是應(yīng)用不同物種的靶標(biāo)蛋白，篩選產(chǎn)生物種交叉反應(yīng)性核酸適體。 這是White 等（2001）建立的一種改良SELEX 技術(shù)［25］。他們首先應(yīng)用隨機(jī)RNA 文庫篩選人凝血酶和豬凝血酶的混合物，富集的文庫再依次篩選人凝血酶和豬凝血酶，如此經(jīng)過13 輪篩選，獲得能夠與人凝血酶和豬凝血酶都特異結(jié)合的核酸適體［25］。由于臨床藥物研發(fā)常常應(yīng)用人體蛋白為靶標(biāo)，但在活性檢測中要進(jìn)行動(dòng)物模型的實(shí)驗(yàn)，因此這種交叉反應(yīng)性核酸適體便于在動(dòng)物模型上進(jìn)行藥物分子的臨床前評(píng)價(jià)。另外，對(duì)于某一蛋白質(zhì)而言，物種間保守的結(jié)構(gòu)域常常是該蛋白質(zhì)發(fā)揮功能所必需。切換SELEX 能夠獲得針對(duì)該結(jié)構(gòu)域特異的核酸適體，因此能夠提高核酸適體的功能活性。同樣，這種方法也適合篩選同一物種內(nèi)具有冗余功能或重疊功能的受體家族蛋白，配體家族蛋白或結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白靶標(biāo)。

3.6 表達(dá)盒SELEX（Expression cassette SELEX）

將核酸適體用于基因治療時(shí)需要將核酸序列轉(zhuǎn)染哺乳細(xì)胞進(jìn)行體內(nèi)轉(zhuǎn)錄， 如將核酸適體插入tRNA 表達(dá)盒中轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生嵌合tRNA， 但轉(zhuǎn)錄的側(cè)翼序列常常影響核酸適體的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而降低核酸適體的生物活性。Martell 等（2002）針對(duì)這一弊端將體外篩選的轉(zhuǎn)錄因子E2F的核酸適體插入到tRNA中，側(cè)翼引入隨機(jī)區(qū)，然后再用SELEX 流程體外篩選與E2F結(jié)合的序列，這樣產(chǎn)生的嵌合RNA 在體內(nèi)既能表達(dá)高水平的核酸適體，又可以維持核酸適體的活性，由此建立的表達(dá)盒SELEX，為探討核酸適體的基因治療奠定了基礎(chǔ)［26］。

3.7 熒光磁珠 SELEX（FluMag SELEX）

Bruno（1997）［27］首次應(yīng)用基于磁珠的親和分離方法篩選到氯代芳烴（Chloroaromatics）的適配子。2003年，Murphy等［28］在篩選甲狀腺轉(zhuǎn)錄因子I（TrF1）時(shí)，將TTF1標(biāo)記His-6后再用Ni-NTA磁珠固定，能減少篩選到與污染物結(jié)合的適配子。2005年，Stoltenburg 等［29］引入熒光標(biāo)記進(jìn)行DNA定量和用磁珠固定靶分子便于分離而建立了熒光磁珠法SELEX（FluMag-SELEX）。他們以篩選鏈酶親和素的適配子為例建立了該方法，其基本過程是將鏈酶親和素（作為靶分子）包被磁珠，然后與核酸文庫孵育，分離去除未結(jié)合的核酸，洗脫下結(jié)合核酸，用熒光標(biāo)記的引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，聚丙烯酰胺電泳，回收正鏈作為下一輪篩選的文庫。由于FluMag-SELEX采用熒光定量，避免了同位素的使用，可直接了解與靶分子結(jié)合的核酸量；并且靶分子用量小，減少了商業(yè)純化靶蛋白的所需的成本；能快速而高效地分離結(jié)合與非結(jié)合核酸；操作更為簡單。FluMag- SELEX技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)表明FluMag-SELEX技術(shù)在核酸適體的篩選中有著良好的應(yīng)用前景。

3.8 自動(dòng)化SELEX（Automated SELEX）

Cox等 ［30］于1998年基于Beckmann Biomek 2000 Pipetting系統(tǒng)創(chuàng)建了第一個(gè)自動(dòng)化篩選工作站，并成功獲得了溶菌酶的核酸適體。該工作站包括機(jī)械操控臺(tái)、熱循環(huán)儀、磁珠自動(dòng)分離器、多屏真空過濾儀、酶冷卻儀及自動(dòng)移液工具等。篩選的流程包括：通過鏈酶親和素與生物素的相互作用，將生物素化的靶蛋白固定在磁珠上。隨后特異結(jié)合序列的分離，RT-PCR 擴(kuò)增和轉(zhuǎn)錄都通過設(shè)定的程序自動(dòng)完成，最后篩選得到的序列克隆到載體中進(jìn)行測序鑒定。通過這種自動(dòng)化篩選工作臺(tái)，Cox等［30］只用了不到兩天的時(shí)間就完成了12 輪的篩選。但由于上述自動(dòng)化篩選需要純化的蛋白質(zhì)作為靶標(biāo)，限制了它在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用。對(duì)此，Cox 等［31］（2002）又做了進(jìn)一步改進(jìn)，直接利用基因體外轉(zhuǎn)錄與翻譯的方法產(chǎn)生靶蛋白，通過在基因的5′端引入T7 啟動(dòng)子和一個(gè)生物素蛋白連接酶（BPL）識(shí)別序列（Biotag），3′端引入BPL 基因及T7 終止子，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生兩個(gè)順式的mRNA， 翻譯后產(chǎn)生BPL 蛋白與一個(gè)Biotag 標(biāo)簽的目的蛋白。當(dāng)加入游離的生物素時(shí)，BPL 識(shí)別Biotag 序列，將生物素共價(jià)結(jié)合到目的蛋白上，便于將靶蛋白固定在鏈酶親和素包被的磁珠上，利用自動(dòng)化篩選工作站篩選特異的核酸適體［31］。2005年，Eulberg等［32］建立了半自動(dòng)篩選平臺(tái)，篩選出P物質(zhì)的RNA核酸適體。該系統(tǒng)基于RoboAmp 4200 E并整合了超濾裝置、熒光檢測器、半定量PCR儀等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測與靶分子結(jié)合的核酸量，并且可滿足在不同緩沖液和試劑以及其它嚴(yán)格篩選條件下的篩選要求。上述這些自動(dòng)化平臺(tái)的出現(xiàn)為核酸適體的高通量篩選鋪平了道路。

3.9 變構(gòu)篩選（Allosteric selection）

變構(gòu)篩選的構(gòu)思源于變構(gòu)核酶：將核酸適體與錘頭狀核酶組合產(chǎn)生變構(gòu)核酶，靶分子與核酸適體結(jié)合時(shí)能夠改變核酶構(gòu)象，激活或抑制核酶部分的活性。變構(gòu)篩選就是將核酸適體相關(guān)結(jié)構(gòu)域隨機(jī)化，利用核酶變構(gòu)催化活性進(jìn)行篩選，獲得對(duì)效應(yīng)物應(yīng)答的變構(gòu)核酶。同時(shí)，利用核酶裂解底物序列的活性，可以很容易實(shí)現(xiàn)結(jié)合核酸適體與游離核酸適體的分離［33］。例如，Soukup 等（2000）將體外篩選得到的茶堿核酸適體與錘頭狀核酶整合，二者連接區(qū)隨機(jī)化，然后以茶堿為靶標(biāo)進(jìn)行第二次篩選，獲得茶堿特異的核酶。在核酸適體與茶堿結(jié)合時(shí)，連接區(qū)空間結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而激活核酶活性。得到連接區(qū)序列后，若將茶堿核酸適體序列隨機(jī)突變，篩選茶堿類似物，可以很容易得到對(duì)茶堿類似物應(yīng)答的變構(gòu)核酶［34］。

3.10 復(fù)合靶解析（Deconvolution selection）

適配子篩選一般以純蛋白和小分子量單一物質(zhì)為靶標(biāo)，復(fù)合靶SELEX（Complex targets SELEX）則是同時(shí)以數(shù)種分子為靶標(biāo)，篩選出相互間無干擾的多種靶分子的適配子。Morris等（1998）［35］采用復(fù)合靶SELEX方法進(jìn)行25輪篩選得到紅細(xì)胞空殼的ssDNA適配子，并通過光親和性交聯(lián)實(shí)驗(yàn)證實(shí)不同適配子群所識(shí)別的靶分子不同。另外，他們應(yīng)用復(fù)合靶解析SELEX（Deconvolution SELEX）篩選出每一靶標(biāo)的適配子，即以前面25輪循環(huán)所得適配子文庫進(jìn)行PCR擴(kuò)增，變性聚丙烯酰胺凝膠電泳純化分離ssDNA，再與復(fù)合靶交聯(lián)結(jié)合后，SDS-PAGE分離結(jié)合產(chǎn)物并轉(zhuǎn)移至硝酸纖維膜（NC膜），放射自顯影檢測交聯(lián)產(chǎn)物，切下NC膜上蛋白印跡的適當(dāng)條帶直接用于PCR擴(kuò)增，篩選到單一的DNA分子并進(jìn)行測序。相似報(bào)道還見于人血漿和γ-羧基谷氨酸蛋白復(fù)合靶適配子的篩選［36， 37］。

4 核酸適體技術(shù)在食品安全分析中的應(yīng)用

目前一些有毒有害物質(zhì)的分析方法已經(jīng)不能滿足對(duì)現(xiàn)有有毒物質(zhì)的分析，因此需要進(jìn)一步發(fā)展新的檢測有毒有害物質(zhì)的方法。核酸適體可以借助氫鍵、范德華力、疏水作用等分子間作用力形成特殊的三維結(jié)構(gòu)，如發(fā)夾、假結(jié)、凸環(huán)、G-四聚體等，從而特異地識(shí)別靶物質(zhì)。核酸適體具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）靶分子范圍廣。小到ATP、氨基酸、核苷酸、金屬離子等小分子物質(zhì)、大到酶、生長因子、細(xì)胞粘附分子等生物大分子，甚至完整的病毒、細(xì)菌和細(xì)胞等都可作為適體篩選的靶物質(zhì)；（2）親和力強(qiáng)。核酸適體與靶分子的結(jié)合強(qiáng)度高，解離常數(shù)（Kd）可達(dá)

SymbolmA@ M～pM水平；（3）特異性高?？梢宰R(shí)別靶物質(zhì)一個(gè)甲基、羥基的細(xì)微變化；（4）制備、修飾方便快速。通過化學(xué)合成的方法可以在體外快速靈活地合成所需要的各種DNA序列，而且可以進(jìn)行精確的位點(diǎn)修飾，如熒光標(biāo)記、生物素標(biāo)記等。核酸本身特有的這些生化特性使其在有毒有害物質(zhì)的分析中起著十分重要的作用。

4.1 在金屬離子分析中的應(yīng)用

因?yàn)楹怂徇m體能夠識(shí)別一些特殊離子， 如K＋， Pb2＋， Hg2＋等，并形成特定的二級(jí)結(jié)構(gòu)，所以常常利用核酸適體設(shè)計(jì)的重金屬傳感器作為環(huán)境分析、監(jiān)測的重要手段。Huang等［38］利用一段ATP結(jié)合的核酸適體形成的G-四聯(lián)體來檢測K＋。G-四聯(lián)體是一系列鳥嘌呤依靠氫鍵和離子之間的相互作用來穩(wěn)定，因此，核酸適體折疊的程度與K＋的濃度密切相關(guān)。通過核酸適體設(shè)計(jì)的K＋傳感器能夠直接用于測定人體尿液中K＋的含量，并作為腎臟疾病的重要指標(biāo)。Liu等［39］利用離子依賴型的核酸適體折疊形成的生物傳感器， 特異性地檢測土壤和池塘樣品中Pb2＋和Hg2＋的含量。其本原理是通過Hg2＋能夠誘導(dǎo)特定的核酸適體形成發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)，而Pb2＋則使得一段特異性識(shí)別凝血酶的核酸適體折疊形成G-四聯(lián)體的形式?；诤怂徇m體檢測的金屬元素還包括Zn2＋［40］， Ni2＋［41］等。凌紹明等［42］利用核酸適體修飾納米金共振散射光譜探針快速檢測痕量Pb2＋，方法檢出限為0.03 nmol/L。

4.2 在生物毒素分析中的應(yīng)用

唐吉軍等［43］采用指數(shù)富集配基的系統(tǒng)進(jìn)化（SELEX）技術(shù)從隨機(jī)寡核苷酸文庫中篩選獲得特異識(shí)別蓖麻毒素靶分子的適配子。將毛細(xì)管電泳技術(shù)作為分離手段引入到SELEX篩選中，利用毛細(xì)管電泳高效的分離能力使得篩選周期大大縮短。酶聯(lián)免疫和斑點(diǎn)雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，僅經(jīng)4輪篩選即可獲得特異識(shí)別蓖麻毒素蛋白的寡核苷酸適配子。Tang等［44］建立了基于DNA核酸適體技術(shù)的相思子毒素分析方法，方法檢出限為1 nmol/L，線性范圍為1～400 nmol/L。江麗等［45］用SELEX技術(shù)篩選了葡萄球菌腸毒素B（SEB）特異性適配體，經(jīng)過13輪篩選，ssDNA文庫與SEB的結(jié)合率從1.1%提高到39.8%，制備的適配體針對(duì)SEB的特異性強(qiáng)，與葡萄球菌A蛋白（SPA）及牛血清蛋白（BSA）無特異性結(jié)合。Jorge等［46］首次將核酸適體應(yīng)用到食物中霉菌毒素的檢測中，他們篩選出了毒枝菌素的核酸適體，并在小麥樣品檢測出ng級(jí)別的毒枝菌素。

4.3 在抗生素分析中的應(yīng)用

人類發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用抗生素，是人類的一大革命，從此人類有了可以同死神進(jìn)行抗?fàn)幍囊淮笪淦?。然而，大量及濫用抗生素，也給人類帶了諸多毒副作用?？股胤治鲅芯咳招略庐悾琒ELEX技術(shù)也廣泛應(yīng)用于各種抗生素的分析檢測中，如卡那霉素A（Kanamycin A）［47］、卡那霉素B（Kanamycin B）［48］、鏈霉素類（Streptomycin）［49］、新霉素（Neomycin）［50］、妥布拉霉素（Tobramycin）［51］、利維霉素（Lividomycin）［47，52］、默諾霉素（Moenmycin A）［53］、氯霉素（Chloramphenicol）［54］、四環(huán)素（Tetracycline） ［55，56］ 等，分析方法的詳細(xì)信息見表1。

Kim等［57］（2010）以其前期篩選獲得的四環(huán)素核酸適體為分子識(shí)別元件，構(gòu)建了四環(huán)素-電化學(xué)生物傳感器，四環(huán)素與核酸適體的特異性結(jié)合， 在傳感器信號(hào)輸出上表現(xiàn)為：隨四環(huán)素濃度增加對(duì)應(yīng)電流降低的顯著性響應(yīng)。此方法對(duì)四環(huán)素的最低檢出限為10 nmol/L，線性檢測范圍在0.01～10

SymbolmA@ mol/L之間。如圖2所示，在四環(huán)素與其它3種結(jié)構(gòu)類似物的核酸適體電化學(xué)分析中，四環(huán)素對(duì)應(yīng)的電流變化響應(yīng)與3種類似物的電流變化響應(yīng)存在顯著差異，表明四環(huán)素核酸適體電化學(xué)傳感器對(duì)四環(huán)素的分析中特異性十分理想。 圖2 四環(huán)素適體傳感器的檢測特異性分析結(jié)果［52］

Fig.2 Specificity of aptasensors of tetracyclines［52］

TET： 四環(huán)素（Tetracycline）；OTC：土霉素（Oxytetracycline）；DOX：脫氧土霉素（Doxycycline）；DCF：雙氯芬酸（Diclofenac）。

4.4 在工業(yè)染料分析中的應(yīng)用

自1990年SELEX技術(shù)提出以來，就成功地應(yīng)用于有機(jī)染料的分析中。利用RNA適配子檢出限為100～600

SymbolmA@ mol/L［3］； 利用RNA適配子檢出限為33～46

SymbolmA@ mol/L［58］。Grate等［59］報(bào)道了RNA適配子檢測孔雀石綠，檢出限可達(dá)1

SymbolmA@ mol/L。Wilson等［60］利用DNA適體檢測磺酰羅丹明B，檢出限為190 nmol/L。Brochstedt等［61］研究了4，4′-亞甲基二苯胺 （Methylenedianiline）的核酸適體檢測技術(shù)，檢出限為0.15～15

SymbolmA@ mol/L。Sara等［62］結(jié)合固相微萃取和核酸適體技術(shù)，對(duì)魚組織內(nèi)的孔雀石綠及其隱孔雀石綠進(jìn)行了快速半定量檢測。結(jié)果表明，RNA核酸適體可以用來代替抗體應(yīng)用于食物中化學(xué)殘留物的檢測。SELEX技術(shù)在工業(yè)染料檢測中的應(yīng)用不斷的發(fā)展，檢測靈敏度大多優(yōu)于當(dāng)前普遍使用的液相串聯(lián)質(zhì)譜法。

4.5 在興奮劑分析中的應(yīng)用

興奮劑是能激活或增強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)活性的制劑，包括苯丙胺、可卡因、咖啡因和其它黃嘌呤類、煙堿及合成的食欲抑制等。使用興奮劑會(huì)對(duì)人的身心健康產(chǎn)生許多直接的危害。使用不同種類和不同劑量的興奮藥物，對(duì)人體的損害程度也不相同。SELEX技術(shù)在興奮劑分析中的應(yīng)用正在興起。Mannironi等［63］在1997年報(bào)道了RNA適體檢測多巴胺的檢出限可達(dá)2.8

SymbolmA@ mol/L。有關(guān)SELEX技術(shù)應(yīng)用于可卡因分析的研究報(bào)告有很多。Baker等［64］（2006）設(shè)計(jì)了一種檢測可卡因的電化學(xué)生物傳感器，他們將亞甲藍(lán)（MB）標(biāo)記的核酸適體通過巰基組裝于約1 mm2的金電極表面。無可卡因存在時(shí)，核酸適體只形成一個(gè)雙鏈臂，位于端點(diǎn)的MB將遠(yuǎn)離金電極；當(dāng)可卡因存在，核酸適體可形成3個(gè)雙鏈臂，使MB靠近金電極，產(chǎn)生電信號(hào)變化，達(dá)到可卡因的定性定量檢測目的［64］。近期，一種電激發(fā)化學(xué)發(fā)光適體傳感器被成功開發(fā)，用以檢測可卡因 ［65］。其原理是，將巰基修飾的可卡因適體再進(jìn)行Ru（bpy）2（dcbpy）NHS（Fc）修飾，并固定于金顆粒表面表面，同時(shí)金顆粒與金電極通過一段剛性核酸片段相互連接。無可卡因存在時(shí)，核酸適體僅可形成一段雙鏈區(qū)，使得Fc遠(yuǎn)離金顆粒表面，不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光信號(hào)；加入可卡因后，核酸適體形成3個(gè)雙鏈區(qū)，F(xiàn)c將靠近金電極，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光信號(hào)。發(fā)光信號(hào)在0.1 mol/L三丙胺存在下恒壓記錄，可卡因檢出限可達(dá)1 nmol/L。此法為方小分子的高靈敏度檢測提供了重要參考。Zhang等［66］（2008）將可卡因識(shí)別適體分割為兩段，可卡因存在時(shí)，這兩段DNA能夠重新組合為功能性的可卡因適體，并與可卡因形成復(fù)合物。此時(shí)依次加入納米金和一定濃度的鹽溶液，納米金可聚集變色；而無可卡因時(shí)，依次加入納米金和一定濃度的鹽溶液，由于雙段DNA分子中充分顯露的含氮堿基可使DNA包被于納米金表面，使納米金不會(huì)輕易聚集，顏色依舊為紅色 ［66］。

4.6 在食品微生物檢測中的應(yīng)用

Ohk等［67］利用核酸適體與抗體功能化的光導(dǎo)纖維生物傳感器對(duì)人工污染的牛肉、雞肉等食品中的李斯特菌進(jìn)行了特異性檢測，檢測下限為103 CFU/mL； Hye等［68］利用核酸適體與RT-PCR建立了檢測大腸桿菌的方法，線性范圍為10～107 CFU/mL， 檢測下限為10 E.coli/mL； Edith和Alociljac［69］對(duì)適配子生物傳感器在微生物檢測中的應(yīng)用做了較為全面的回顧及展望。自SELEX技術(shù)出現(xiàn)以來，已篩選出一些針對(duì)病毒、細(xì)菌等病原體活性蛋白的寡核苷酸適配子，為流行性疾病的診斷和控制尋找到了一條新的途徑。我們相信，在不遠(yuǎn)的將來，SELEX技術(shù)將在病原微生物的快速檢測方面發(fā)揮更為重要的作用。

5 展 望

作為一類分子識(shí)別元件，核酸適體對(duì)其靶標(biāo)具有嚴(yán)格的識(shí)別力和高度的結(jié)合力，同時(shí)核酸適體具有分子小、易合成、易修飾、相對(duì)穩(wěn)定等多方面優(yōu)勢，應(yīng)用空間十分廣闊。特別值得關(guān)注的是，核酸適體對(duì)小分子物質(zhì)同樣具有高度的識(shí)別結(jié)合能力，這為小分子物質(zhì)的分離純化及分析檢測提供了理想工具。王巍等［70］指出：雖然目前對(duì)于適配體及其篩選方法的研究尚處于起步階段，但其應(yīng)用領(lǐng)域已從用于檢測的傳感器 發(fā)展到用于治療濕性老年性黃斑變性的適配體藥物Macuge。目前，核酸適體技術(shù)在小分子物質(zhì)分析領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛起步，有很多可深入開發(fā)和研究的內(nèi)容，總結(jié)起來主要有以下3個(gè)方面。

首先，改善核酸適體的分子特性。目前，人們?cè)诖朔矫娴难芯恐饕窃鰪?qiáng)核酸適體的穩(wěn)定性，例如2′-氨基嘧啶修飾、2′-氟嘧啶修飾、2′-甲氧基核苷酸修飾、Spiegelmer以及鎖核酸等等。核酸適體分子穩(wěn)定性的增加，可擴(kuò)展核酸適體在體內(nèi)外的應(yīng)用空間，尤其是提高小分子物質(zhì)分析檢測過程中對(duì)復(fù)雜體系或逆性環(huán)境的抵抗能力。今后，核酸適體的分子特性改善還可能向提高其對(duì)離子強(qiáng)度、溫度、酸堿度以及有機(jī)試劑的抵御能力等方面發(fā)展。

其次，核酸適體與其它分析技術(shù)的結(jié)合。核酸適體的分子很小且容易修飾固定，在與靶分子結(jié)合后，其分子空間結(jié)構(gòu)可發(fā)生顯著改變。這些結(jié)構(gòu)和功能特性使核酸適體可作為理想的分子識(shí)別元件，用于生物傳感器以及其它分析技術(shù)的開發(fā)。目前，核酸適體已經(jīng)同許多技術(shù)和方法相結(jié)合以擴(kuò)展分析范圍或提高分析效果，如熒光技術(shù)、納米技術(shù)、表面增強(qiáng)拉曼散射、表面等離子共振、磁共振成像、親和色譜、毛細(xì)管電泳、色度法、電化學(xué)法等等。未來，必將有更多的技術(shù)和方法將與核酸適體整合，研究及應(yīng)用前景非常廣闊。本課題組提出并發(fā)展了一種剪裁核酸適體序列和設(shè)計(jì)靶分子誘導(dǎo)的“光開關(guān)”芘激發(fā)態(tài)二聚體探針的通用方法，用于快速、靈敏和選擇性地檢測復(fù)雜樣品體系中的重要分子。利用分子工程的手段將一段寡核苷酸序列分成兩段，并分別標(biāo)記上芘分子。當(dāng)有靶分子存在的條件下，兩段核酸適體片段就會(huì)被誘導(dǎo)而自組裝形成核酸適體-靶分子的復(fù)合物。此時(shí)，原本相互遠(yuǎn)離的兩個(gè)芘分子就彼此靠近形成二聚激發(fā)體，從而導(dǎo)致其熒光發(fā)射波長從400 nm附近位移至485 nm。本方法通過熒光分析不僅能夠檢測濃度為1

SymbolmA@ mol/L的可卡因，而且可用肉眼直接觀測分辨含量是pmol級(jí)的可卡因［71］。

另外，核酸適體與小分子物質(zhì)結(jié)合的分子機(jī)制研究也是未來的研究課題。分子識(shí)別機(jī)制研究一直是人們關(guān)心和關(guān)注的重要課題，核酸適體結(jié)構(gòu)簡單卻能與廣泛的靶分子緊密結(jié)合，這無疑為分子相互作用研究提供理想的研究模型，甚至可能成為實(shí)現(xiàn)配體分子的“量體裁衣”目標(biāo)提供參考依據(jù)。

References

1 Watson J D， Crick F H C. Nature， 1953， 171（4361）: 964～967

2 Watson J D， Crick F H C. The Journal of the Medical Association， 1993， 269（15）: 1967～1969

3 Ellington A D， Szostak J W. Nature， 1990， 346（6287）: 818～822

4 Tuerk C， Gold L. Science， 1990， 249（4968）: 505～510

5 ZHANG Hui-Qing， FANG Nian， ZHANG Kun-He（張慧卿， 方 念， 張焜和）. China Biotechnology（中國生物工程雜志），2008， 28（1）： 113～118

6 Stoltenburg R， Reinemann C， Strehlitz B. Biomolecular Engineering， 2007， 24（4）: 381～403

7 Tombelli S， Mascini M. Comb Chem High Throughput Screen， 2010， 13（7）: 641～649

8 Cheng A K， Sen D， Yu H Z. Bioelectrochemistry， 2009， 77（1）: 1～12

9 Deisingh A K. Handb Exp Pharmacol， 2006， 173: 341～357

10 Fischer N O， Tarasow T M， Tok J B. Curr. Opin. Chem. Biol.， 2007， 11（3）: 316～328

11 Sampson T. World Patent Information， 2003， 25: 123～129

12 Djordjevic M. Biomol. Eng.， 2007， 24（2）: 179～189

13 FU Yu-Rong（付玉榮）. Section Virology Foreign Med. Sci.（國外醫(yī)學(xué)病毒學(xué)分冊(cè)），2005， 12（3）: 70～72

14 Wang G， Wang Y， Chen L， Choo J. Biosens. Bioelectron.， 2010， 25（8）:1859～1868

15 Hall B， Micheletti J M， Satya P. Curr. Protoc. Mol. Biol.， 2009， Chapter 24: Unit 24.2

16 Weigand J E， Suess B. Appl. Microbiol. Biotechnol.， 2009， 85（2）: 229～236

17 Mendonsa S D， Bowser M T. J. Am. Chem. Soc.， 2004， 126（1）: 20～21

18 Drabovich A， Berezovshi M， Krylov S N. J. Am. Chem. Soc.， 2005， 127（32）: 11224～11225

19 Vater A， Jarosch F， Buchner K， Klussmann S. Nucleic Acids Res.， 2003， 31（21）: 130～136

20 Singer B， Shtatland T， Brown D， Gold L. Nucleic Acids Research.， 1997， 25（4）: 781～786

21 Gold L， Alper J. Nature Biotechnology， 1997， 15（4）: 297

22 SHAO Ning-Sheng， LI Shao-Hua， HUANG Yan-Ping（邵寧生，李少華，黃燕蘋）. Progress in Biochemistry and Biophysics（生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展），2006， 33（4）： 329～335

23 Wen J D， Gray D M. Nucleic Acids Res.， 2004， 32（22）: e182

24 Wang C， Zhang M， Yang G， Zhang D， Ding H， Wang H， Fan M， Shen B， Shao N. J. Biotechnol.， 2003， 102（1）: 15～22

25 White R， Rusconi C， Scardino E， Wolberg A， Lawson J， Hoffman M， Sullenger B. Mol. Ther.， 2001， 4（6）: 567～573

26 Martell R E， Nevins J R， Sullenger B A. Mol. Ther.， 2002， 6（1）: 30～34

27 Bruno John G. Biochemical and Biophysical Research Communications， 1997， 234 （1）: 117～120

28 Murphy M B， Fuller S T， Richardson P M， Doyle， S A. Nucleic Acids Res.， 2003， 31（18）： 1～8

29 Stoltenburg R， Reinemann C， Strehlitz B．Anal. Bioanal. Chem.， 2005， 383（1）： 83～91

30 Cox J C， Ellington A D. Bioorg. Med. Chem.， 2001， 9（10）: 2525～2531

31 Cox J C， Hayhurst A， Hesselberth J， Bayer T S， Georgiou G， Ellington A. Nucleic Acids Res， 2002， 30（20）: 108～111

32 Eulberg D， Buchner K， Maasch C， Klussmann S. Nucleic Acids Res.， 2005， 33（4）: e45～54

33 Koizumi M， Soukup G A， Kerr J N Q， Breaker R. Nature Struct. Biol.， 1999， 6（11）: 1062～1071

34 Soukup G A， Emilsson G A， Breaker R R. J. Mol. Biol.， 2000， 298（4）: 623～632

35 Lavinsky R M， Jepsen K， Heizel T， Torchia J， Mullen T M， Schiff R， Del-Rio A L， Ricote M， Ngo S， Gemsch J， Hilsenbeck S G， Osbome C K， Glass C K， Rosenfeld M G， Rose D W. Proc. Natl. Acad. Sci. USA， 1998， 95（6）： 2920～2925

36 Fitter S， James R．J. Biol. Chem.， 2005， 280（40）： 34193～34201

37 Layzer J M， Sullenger B A．Oligonucleotides， 2007， 17（1）： 1～11

38 Huang C C， Chang H T. Chemical Communications， 2008， 12: 1461-1463

39 Liu C W， Huang C C， Chang H T. Anal. Chem.， 2009， 81（6）: 2383～2387

40 Ciesiolka J， Gorski J， Yarus M. RNA，1995， 1（5）: 538～550

41 Hofmann H P， Limmer S ， Hornung V， Sprinzl M. RNA， 1997， 3（11）: 1289～1300

42 LING Shao-Ming， FAN Yan-Yan， JIANG Zhi-Liang， WEN Gui-Qing， LIU Qing-Ye， LIANG Ai-Hui（凌紹明， 范燕燕， 蔣治良， 溫桂清， 劉慶業(yè)，梁愛惠）. Acta Chimica Sinica（化學(xué)學(xué)報(bào)）， 2010，68（4）： 339～344

43 TANG Ji-Jun， XIE Jian-Wei， SHAO Ning-Sheng， GUO Lei， YAN Yan（唐吉軍， 謝劍煒， 邵寧生， 郭 磊， 閆 妍）. Chem. J. Chinese Universities （高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)）， 2006， 27（10）: 1840～1843

44 Tang J， Yu T， Guo L， Xie J， Shao N， He Z. Biosensors and Bioelectronics， 2007， 22（1）: 2456～2463

45 JIAN Li， LAN Xiao-Peng， ZENG Yan-Li， GAN Long-Jie（江 麗， 蘭小鵬， 曾燕麗， 甘龍杰）.Chinese Journal of Clinical Laboratory Science（臨床檢驗(yàn)雜志）， 2009， 27（6）: 420～421

46 Jorge A C， Gregory P. J. Agric. Food Chem.， 2008， 56（22）： 10456～10461

47 Lato S M， Boles A R， Ellington A D. Chem. Biol. 1995， 2（5）： 291～303

48 Kwon M， Chun S M， Jeong S， Yu J. B. Mol. Cells， 2001，11（3）： 303～311

49 Wallace S T， Schroeder R. RNA，1998， 4（1）： 112～123

50 Wallis M G， Von A U， Schroeder R， Famulok M. Chem. Biol. ，1995， 2（5）： 543～552

51 WangY， Rando R R. Chem. Biol. 1995， 25（： 281～290

52 Lato S M， Ellington A D. Mol. Div. 1996， 2（1-2）： 103～110

53 Schurer H， Stembera K， Knoll D， Mayer G， Blind M， Forster H， Famulok M， Welzel P， Hahn U. Bioorg. Med. Chem.，2001， 9（10）： 2557～2563

54 Burke D H， Hoffman D C， Brown A， Hansen M， Pardi A， Gold L. Chem. Biol.， 1997， 4（11）： 833～843

55 Berens C， Thain A， Schroeder R. Bioorg. Med. Chem.，2001， 9（10）： 2549～2556

56 WU Yan， ZHANG Juan-Kun， FAN Ting， LI Min， ZHANG Bin-Bin， SUN Kun， WU Ping（吳 艷， 張娟琨， 范 婷， 李 敏， 張彬彬， 孫 坤， 吳 萍）. Chinese Journal of Bioprocess Engineering（生物加工過程），2010， 8（3）: 48～52

57 Kim Y J， Kim Y S， Niazi J H. Bioprocess Biosyst Eng.， 2010， 33（1）: 31～37

58 Ellington A D， Szostak J W. Nature，1992， 355（6363）: 850～852

59 Grate D， Wilson C. Bioorg. Med. Chem. ， 2001， 9（10）： 2565～2570

60 Wilson C， Szostak J W. Chem. Biol. ， 1998， 5（11）: 609～617

61 Brockstedt U， Uzarowska A， Montpetit A， Pfau W， Labuda D. Biochem. Biophys. Res. Commun.， 2004， 313（4）： 1004～1008

62 Sara L S， Helen A， Brian H J， Anne D， Sergei A K， Jonathan A T， Matthew S， Jack K， Brendan J K. Anal. Chem.， 2010， 82（7）: 2652～2660

63 Mannironi C， DiNardo A， Fruscoloni P， TocchiniValentini G P. Biochemistry， 1997， 36（32）： 9726～9734

64 Baker B R， Lai R Y， Wood M S， Doctor E H， Heeger A J， Plaxco K W. J. Am. Chem. Soc.， 2006， 128（10）: 3138～3139

65 Li X， Qi H， Shen L，Gao Q， Zhang C. Electroanalysis， 2008， 20（13）: 1475～1482

66 Zhang J， Wang L， Pan D，Song S， Boyer F， Zhang H， Fan C. Small， 2008， 4（8）: 1196～1200

67 Ohk S， Koo O， Sen T，Yamamoto C， Bhunia A. Journal of Applied Microbiology， 2010， 109（3）: 808～817

68 Hye J L， Byoung C K， Kyung W K， Young K K， Jungbae K， Min K O. Biosensors and Bioelectronics， 2009， 24（12）: 3550～3555

69 Edith T C， Alocilja E C. Biosensors and Bioelectronics， 2009， 24（11）: 3175～3182

70 WANG Wei， JIA Ling-Yun（王 巍， 賈凌云）. Chinese J. Anal. Chem.（分析化學(xué)）， 2009，37（3）： 454～460

71 Wu C， Yan L， Wang C， Lin H， Wang C， Chen X， James Yang C. Biosensors and Bioelectronics， 2010， 25（10）： 2232～2237

Application of Aptamers in Food Safety

XU Dun-Ming1， WU Min1， ZOU Yuan2， ZHANG Qiang3， WU Cui-Chen2， ZHOU Yu*1， LIU Xian-Jin3

1（Xiamen Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau， Xiamen 361026）

2（College of Chemistry and Chemical Engineering， Xiamen University， Xiamen 361005）

3（Institute of Food Quality Safety and Detection， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014）

Abstract Aptamers are all new ligands with a high affinity for considerably differing molecules ranging from large targets as proteins over peptides， complex molecules to drugs and organic small molecules or even metal ions. These molecules are identified and selected through an in vitro process called systematic evolution of ligands by exponential enrichment （SELEX）. Aptamers are widely used， including medical and pharmaceutical basic research， drug development， diagnosis， and therapy. Analytical and separation tools bearing aptamers as molecular recognition and binding elements are another big field of application. The SELEX method was modified over the years in different ways to become more efficient and less time consuming， to reach higher affinities of aptamers selected and higher automation of process. In reviewing this technology， the article covers the topic， following a general introduction， under the headings: the SELEX protocol， the development of aptamers by use of SELEX， and the application of aptamers in food safety.

Keywords Aptamers; Systematic evolution of ligands by exponential enrichment; Food safety; Residue; Small organic molecules; Review

（Received 26 December 2010; accepted 20 March 2011）