Aptamers in the Treatment of Bacterial Infections: Problems and Prospects

N A Zeninskaya,I A Dyatlov,A V Kozyr,I G Shemyakin,A V Kolesnikov,A K Ryabko

doi:10.15690/vramn591

Abstract

Aptamers are short single-stranded oligonucleotides which are selected via targeted chemical evolution in vitro to bind a molecular target of interest. The aptamer selection technology is designated as SELEX (Systematic evolution of ligands by exponential enrichment). SELEX enables isolation of oligonucleotide aptamers binding a wide range of targets of interest with little respect for their nature and molecular weight. A number of applications of aptamer selection were developed ranging from biosensor technologies to antitumor drug discovery. First aptamer-based pharmaceutical (Macugen) was approved by FDA for clinical use in 2004, and since then more than ten aptamer-based drugs undergo various phases of clinical trials. From the medicinal chemist’s point of view, aptamers represent a new class of molecules suitable for the development of new therapeutics. Due to the stability, relative synthesis simplicity, and development of advanced strategies of target specific molecular selection, aptamers attract increased attention of drug discovery community. Difficulties of the development of next-generation antibiotics basing on the conventional basis of combinatorial chemistry and high-throughput screening have also amplified the interest to aptamer-based therapeutic candidates. The present article reviews the investigations focused on the development of antibacterial aptamers and discusses the potential and current limitations of the use of this type of therapeutic molecules.

Highlights

Термин «аптамер» происходит от латинского «aptus», что значит «соответствие», и греческого «meros» ― «область» [1, 2]
Aptamers are short single-stranded oligonucleotides which are selected via targeted chemical evolution in vitro to bind a molecular target of interest
The aptamer selection technology is designated as SELEX (Systematic evolution of ligands by exponential enrichment)

Summary

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ИНФЕКЦИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ

(Для цитирования: Зенинская Н.А., Колесников А.В., Рябко А.К., Шемякин И.Г., Дятлов И.А., Козырь А.В. В качестве мишени для отбора аптамеров методом SELEX была использована металлоβ-лактамаза подкласса BcII. При этом IC50 для исходного и модифицированного аптамеров составила 1,2 нМ, что является весьма высоким показателем. Аптамеры могут быть получены не только с использованием отдельных молекул-мишеней, но и на основе связывания с более сложными структурами, включающими живые клетки, в том числе бактериальные (cell-SELEX). Были получены высокоспецифичные ДНКаптамеры к Salmonella enteritidis и Salmonella typhimurium методом селекции библиотек аптамеров с использованием в качестве мишеней живых интактных клеток (cellSELEX). Для анализа связывания аптамеров также использовался метод, аналогичный ELISA, с применением стрептавидин-пероксидазных конъюгатов, который показал, что отобранные аптамеры имеют высокое сродство к мишени. Селекция аптамеров с использованием в качестве мишеней целых бактерий является одним из наиболее распространенных методов создания средств блокировки инвазии патогенов в клетки хозяина. В этих экспериментах было достигнуто значительное снижение смертности эксперментальных животных при введении полиэтиленликированного аптамера [61]

Аптамеры и рибосвитчи

Участие авторов