文献解读|开发共价核酸适体用于新-冠病毒的检测和抑制

为解决上述问题，作者将三种亲电性官能团与核酸适体偶联以开发共价核酸适体，作为SARS-CoV-2 蛋白的检测探针和功能性阻断中和剂(图2)。三种共价核酸适体分别为硫酰氟修饰的适体(SF-Apt)，N-羟基琥珀酰亚胺修饰的适体(NHS-Apt)以及丙烯酰胺修饰的适体(Acr-Apt)。作为概念验证，作者选择SARS-CoV-2的核衣壳蛋白 (NP) 和刺突蛋白受体结合域 (RBD)作为研究对象探究共价核酸适体性能。NP 是 SARS-CoV-2 最保守和最-丰富的结构蛋白，是早期检测和可靠诊断的最-佳选择。RBD是SARS-CoV-2识别和感染宿主ACE2蛋白的关键蛋白。

首先，作者选择了3种亲电能力各异的共价标签，合成了三种备选的共价核酸适体。然后通过凝胶电泳实验综合分析了交联反应效率、特异性和速率，发现中等亲电能力的NHS标记的共价核酸适体表现最佳，将其选为后续应用的探针。(图3)

然后作者测试了共价核酸适体、传统核酸适体以及抗体与NP的亲和力。结果表明：与传统核酸适体相比，共价核酸适体的解离速率常数Koff降低了2个数量级左右，亲和力(Kd)提高了30-60倍左右，与抗体相当甚至优于抗体。共价适体-NP复合能耐受多次洗涤、EDTA和尿素等环境因素的干扰，且对靶蛋白的结合具有优异的选择性。(图4)

接下来，作者比较了共价核酸适体ELISA、核酸适体ELISA和抗体ELISA检测NP的性能。在严格洗涤条件下，共价核酸适体ELISA的检测限(8.70pg/mL)和线性范围(81–2187pg/mL)均优于抗体ELISA的检测限(70.0pg/mL)和线性范围(81–19683pg/mL)。另外，在严格的洗涤条件下，共价核酸适体ELISA具有更好的检测特异性。(图5)

接着，作者研究了RBD共价适体的结合和交联性能。研究发现RBD适体偶联上NHS标签后，亲和力提高了25倍，结合速率显著提升且从靶标处的脱落速率显著下降，此外共价核酸适体在生理Mg²⁺浓度下也能高效结合RBD蛋白。这十分有利于共价适体对新-冠病毒蛋白的中和和新-冠病毒的侵染阻断。(图6)

最后，作者研究了共价核酸适体、抗体和核酸适体阻断RBD与ACE2结合的能力。结果表明共价核酸适体阻断RBD-ACE2结合的能力(IC50=0.42nM)显著优于与抗体(IC50=1.19nM)和核酸适体(IC50=21.5nM)，结合速率更快且脱落速率更慢。因此，在模拟血管和剪切应力的循环流动装置中，共价核酸适体比抗体和核酸适体具有更强的能力阻断RBD和ACE2的结合。在新冠假病毒中和实验中，共价核酸适体的半数中和浓度仅需约2nM, 最高中和效率达到95%，对比之下，抗体的半数中和浓度约6nM, 最高中和效率83%。(图7)