一、核酸适配体的发现

1990年，Ellington和Szostak采用体外筛选技术从随机序列库中分离了罕见的RNA分子，这些RNA分子可以任意地与所选的靶分子结合，他们将这些产生所得到的序列命名为“适配体”。 同年，Tuerk等人将这个实验过程本身称为指数富集的配体系统进化（systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX）。核酸适配体的为靶向给药开辟了新的思路。

二、核酸适配体的结构特点

核酸适配体（aptamer）是短的单链寡核苷酸（DNA或RNA），通过折叠成三级结构与具有高亲和力和特异性的靶标结合。适配体的结构基础由15 ~ 100 nt左右的短DNA或RNA寡核苷酸组成，通过互补序列杂交形成复杂的三级或四级结构，尽管它们的分子量很小(5 ~ 30 kDa)，但其表面积较大，这使得它们可以与靶标分子高亲和力结合，亲和力可达纳摩尔或皮摩尔水平。核酸适配体与其靶分子的结合是通过形成茎环、发卡、假节、四聚体、鼓包等结构，借助氢键、静电作用、疏水键、范德华力、“假碱基对”的堆积作用及构型匹配等相互作用，与靶分子嵌合和（或）包被，能够识别分子上极其微小的差异，只识别与其配合的空间结构。

三、核酸适配体载药系统

核酸适配体可作用于金属离子、小分子化合物、肽、 蛋白质、细胞膜表面受体及病毒等靶标，同时具有低免疫原性、稳定性好等特点, 并可结合各种药物及载体构建靶向给药系统用于肿瘤靶向治疗，在生物医学领域引起了极大的关注。与抗体药物偶联物（Antibody-drug conjugates, ADC）相比，ApDC（Aptamer drug conjugates, ApDC）具有多种潜在优势。例如，适配体可以进行多功能官能团化学修饰或酶促修饰，与药物进行偶联或提高生物稳定性；适配体可以从一些极端的热或化学条件下回收；相对ApDC而言，适配体分子量较小，可以更快，更深地渗透进入组织或细胞。典型的ApDCs由三部分组成：适配体配体，药物部分以及适配子和药物部分之间的连接部分。核酸适配体与药物的偶联方式主要有两种，通过化学共价键或非共价结合（物理嵌入）偶联形成适配体-药物偶联物。

3.1 核酸适配体-药物共价键结合

适配体与化疗药物之间的共价结合可以追溯到Huang等人使用DNA适配体Sgc8c进行的早期实验，Sgc8c 特异性靶向人 T 细胞急性淋巴细胞白血病（T-cell acute lymphoblastic leukemia，T-ALL）CCRF-CEM细胞系上过表达的蛋白酪氨酸激酶7（Protein tyrosine kinase 7 , PTK7），且具有高亲和力（Kd ~ 1 nM）。实验将抗肿瘤药物阿霉素（Dox）与sgc8c以酸不稳定腙键共价连接形成Sgc8c-Dox偶联物，在pH值为4.5 ~ 5.5的酸性环境中引发Sgc8c-Dox偶联物裂解，以控制Dox的释放。体外细胞存活率试验表明，与未偶联的Dox相比，Sgc8c-Dox偶联物能有效降低对非靶细胞的毒性，sgc8c-Dox偶联物不仅具有与未结合的Dox相当的治疗效果，而且还具有治疗所需的靶向特异性。然而，这种策略存在一定局限性，例如与每种适体结合的药物量低。Boyaciogul等人合成一种新型二聚体适配体复合物（Dimeric aptamer complex, DAC），用于高容量靶向药物递送。聚乙二胺树枝状聚合物（PAMAM）是最早和最广泛使用的聚合物；它们具有分层的三维结构，广泛用于生物医疗。PAMAM 上的表面基团可以用作锚点，结合或吸收不同类型的药物以实现各种功能，例如增强药物靶向性，提高溶解度和降低毒性等。Tai等人将靶向上皮细胞黏附分子（Epithelial cell adhesion molecule, EpCAM）的核酸适配体 EpDT3 和聚乙二醇（PEG）附着在PAMAM的表面以开发一种新的载体PAAMAM-PEG-EpDT3，以将编码质粒的肿瘤抑制剂lncRNA MEG3（pMEG3）递送到雄激素阻断疗法抗性前列腺癌（Castration-resistant prostate cancer, CRPC）细胞，起到治疗作用。结果表明，PAMAM-PEG-EpDT3/pMEG3具有良好的抗癌作用，对CRPC细胞增殖的显著抑制作用。与PAAMAM-PEG/pMEG3组40.95%的抑制率相比，PAMAM-PEG-EpDT3/pMEG3组的抑制率显著升高，为63.34%。EpDT3适配体使药物在肿瘤部位积聚，提高 了 pMEG3 的转染效率，抑制了癌细胞的增殖。PAMAM-PEG-EpDT3 表现出优异的CRPC细胞靶向能力 。 体外和体内模型证实PAAMAM-PEG-EpDT3/pMEG3NPs的抗CRPC作用。

3.2核酸适配体-药物非共价键结合

除了稳定的共价键合之外，非共价适配体-药物偶联也可以实现药物靶向递送。阿霉素（Dox）具有扁平的芳环结构，可插入DNA双链。2006年，Bagalkot等人利用蒽环类药物在多核苷酸碱基之间插入的特性，将Dox以非共价键结合的方式嵌入靶向前列腺特异性膜抗原（Prostate-specific membrane antigen, PSMA）的A10 RNA适配体，构建A10-Dox偶联物。由于蒽环类药物具有荧光特性，在插入核酸适配体后荧光淬灭，因此采用荧光光谱检测Dox与A10的偶联。结 果表明，A10-Dox偶联物对表达靶PSMA蛋白的LNCaP前列腺上皮细胞的细胞毒性显著增强。RNA干扰（RNAi）是一种进化保守的生物学过程，通过降解靶信使RNA（mRNA）选择性地抑制基因表达。RNAi 可以通过外源引入的小干扰RNA（siRNA）诱导，siRNA是一种合成RNA双链体，旨在通过互补碱基对特异性降解靶mRNA。尽管siRNA已经显示出作为治疗药物的良好前景，但是临床上基于siRNA的治疗剂的主要限制是未加修饰的siRNA不能克服多重细胞内屏障有效递送到靶细胞中。由于适配体和siRNA都是核酸，可以通过嵌合的方式形成适配体-siRNA嵌合体。与其他方法相比，适体-siRNA嵌合体结构简单、易于制备、且免疫原性低。为了克服肿瘤细胞的多药耐药性，Jeong等人开发了与多价适配体-siRNA偶联物结合的抗肿瘤药物用于治疗。首先合成靶向粘蛋白-1（Mucin-1）多价适配体和BCL2特异性siRNA结合的多价适配体-siRNA偶联物，随后通过非共价键结合的方式将蒽环类抗癌药物Dox嵌入多价适配体-siRNA偶联物，形成multivalent Dox-aptamer-siRNA偶联物。结果显示，用multivalent Dox-aptamer-siRNA偶联物处理的人乳腺癌多药耐药细胞MDRMCF-7细胞显示出比游离Dox处理的MDR MCF-7细胞高约两倍caspase-3/7活性，对MDR MCF-7细胞发挥有效的细胞毒性作用。multivalent Dox-aptamer-siRNA偶联物既可用作Dox递送载体，也发挥siRNA治疗作用，显著降低了MDR MCF-7细胞的多药耐药性。