课题组合作工作丨ANAL CHEM丨DNA aptamer特异识别活细胞膜整合素β3

整合素β3（ITGB3），作为整合素家族中被广泛研究的成员，在恶性肿瘤的进展和肿瘤微环境重编程中扮演着关键和多样化的角色。这些角色包括代谢重编程、内皮向间充质转化（End-MT）、上皮向间充质转化（EMT）、药物抵抗的获得、干细胞特性的调控、基质和免疫微环境的重塑，以及促血管生成。在TGF-β诱导的EMT和肿瘤起始细胞等情况下，ITGB3上调，导致细胞迁移、侵袭能力增强，干细胞特性维持，从而对靶向治疗产生耐药性。由于在恶性肿瘤进展和肿瘤微环境重编程中的关键作用，整合素β3已成为肿瘤治疗的新靶点，备受关注。然而，整合素β3的结构与功能关系仍未完全理解，导致特异性和有效的靶向探针短缺。

近日，上海交通大学杜玉珍教授团队与张朝副研究员合作报道了一项DNA aptamer特异识别活细胞膜上整合素β3的研究。该研究采用蛋白质SELEX和细胞SELEX技术相结合，通过严格的筛选和精心的截短，设计并制备了一种高特异性和高亲和力的单链DNA适配体S10yh2，可以特异性识别活细胞膜上的原生构象的ITGB3亚单位。该成果以“Screening a DNA Aptamer Specifically Targeting Integrin β3 and Partially Inhibiting Tumor Cell Migration”为题发表于《Analytical Chemistry》杂志。

在对初始适配体候选分子进行仔细截短和表征后，产生了优化的适配体S10yh2，S10yh2对高表达ITGB3的A549-ITGB3-OE细胞的Kd值为61.24 ± 8.3 nM，在含有10% FBS的DMEM细胞培养基中，S10yh2保持活性，半衰期为5.23 ± 0.62小时。S10yh2对不同水平整合素β3表达的癌细胞具有特异性识别能力，并在血清中表现出良好的稳定性(图1)。

图1. S10yh2 的截断和表征。

对结合位点的进一步分析揭示S10yh2与整合素β3核心区域中的七个氨基酸残基结合(图2)。

图2. ITGB3和 S10yh2的结合位点模拟。

此外，S10yh2适配体处理能够下调整合素β3过度表达的癌细胞上的整合素αvβ3异源二聚体的形成，并部分抑制A549-ITGB3-OE细胞的迁移行为(图3)。

图3. S10yh2 部分抑制细胞迁移。

本研究还发现，S10yh2可以重复标记活细胞，特异性识别细胞膜表面的β3亚单位，并且不显著影响细胞存活率，使其成为研究细胞膜上整合素β3表达动态变化及其他相关研究应用的有价值工具(图4)。

图4. S10yh2可重复标记活细胞，特异性识别细胞膜表面的β3亚单位。

总之，S10yh2是一种具有小尺寸、简单合成、良好稳定性、高结合亲和力和选择性的有前途的探针。本研究的所有数据表明，适配体S10yh2在探测和治疗异常表达ITGB3的肿瘤方面具有巨大潜力，可作为临床工具使用。