131I标记适配子的优化研究及其稳定性的

【摘要】 目的 探讨用氯氨T法和Iodogen法进行适配子的131I标记的可行性及标记产物在不同条件下的稳定性。方法 用氯氨T法和Iodogen法分别对适配子进行131I的标记，用纸层析法测定2种方法不同反应时间的标记率，测定标记产物在不同条件下的稳定性。结果 2种方法在反应时间为1 min时的标记率分别为（94.11±0.30） %和（94.01±0.07） %，比较差异无统计学意义（P > 0.05）;置于4℃与室温24 h后，标记产物在磷酸盐缓冲液（PBS）、无血清培养基、含10%血清培养基、纯血清中的放射性化学纯度分别为（97.46±0.77） %、（94.76±1.57） %、（85.18±2.27） %、（67.96±1.91） %与（95.78±1.98） %、（56.11±4.06） %、（23.96±3.76） %、（9.45±1.75） %，除PBE介质外，标记产物在4℃条件与室温条件下的放射性化学纯度均有差异（P均 < 0.001）;2种温度条件下标记产物在无血清培养基与含10%血清培养基中的放射性化学纯度均有差异（P均 < 0.001）。结论 氯氨T法和Iodogen法均可高效标记适配子，标记产物在低温及无血清条件中稳定性更好。

【关键词】 适配子;氯氨T法;Iodogen法;131I;稳定性

Optimization and evaluation of the stability of 131I labeling aptamer Xu Jiehua， Zhang Guixiong， Yang Min， Huang Wenshan. Department of Nuclear Medicine， the Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University， Guangzhou 510630， China

Corresponding author， Xu Jiehua， E-mail： xujhgz3@163.com

【Abstract】 Objective To investigate the feasibility of labeling aptamer with 131I using chloramine-T or Iodogen methods and evaluate its stability under different conditions.  Methods Aptamer was labeled with 131I using the chloramine-T and Iodogen methods. The labeling rate of different reaction times were measured by paper chromatography. The stability of labeled products under different conditions was determined. Results The labeling rates of two methods at 1 min of reaction time were （94.11±0.30） % and （94.01±0.07） %， respectively， there was no significant difference between them （P > 0.05）. The radiochemical purity of labeled products in phosphate buffer（PBS）， serum-free medium， 10% serum medium and serum were （97.46±0.77） %， （94.76±1.57） %， （85.18±2.27） % and （67.96±1.91） % at 4℃for 24 h， （95.78 ±1.98） %， （56.11±4.06） %， （23.96±3.76） % and （9.45±1.75） % at room temperature for 24 h， respectively. Statistical significance was observed under two temperature conditions in serum-free medium， 10% serum medium and serum （all P < 0.001）. At 44℃ and room temperature， the radiochemical purity of labeled products in the serum-free medium and 10% serum medium significantly differed （both P < 0.001）. Conclusion Both chloramine-T and Iodogen methods can efficiently label the aptamer， and the labeling products have better stability under low temperature and serum-free conditions.

【Key words】 Aptamer;Chloramine-T;Iodogen;131I;Stability

寡核苷酸適配子（aptamer）是用指数富集配基的系统进化（SELEX）技术，通过体外筛选、扩增和富集获得能与多肽、蛋白质、细胞器、核酸以及细胞和组织等靶物质高亲和力、高特异性结合的单链DNA/RNA寡核苷酸[1-3]。本课题组在前期实验中利用基于细胞的SELEX技术（Cell-SELEX技术）筛选出多条对肝癌细胞HepG2细胞株具有高度靶向性及亲和力的适配子JHIT1 ～ JHIT7 （ssDNA），其中JHIT2的亲和力最佳，然后对适配子JHIT2用Iodogen法进行131I的直接标记，但该法的标记率较低且稳定性较差[4-5]。在适配子筛选的过程中，我们对适配子进行了荧光标记[羧基荧光素（FAM）、FITC、Cy5等]用于流式细胞技术及体外荧光显像试验以探讨其靶向性与亲和力。适配子的荧光标记简单易行，可由公司直接合成及纯化。在这过程中，我们发现适配子连接上功能基团FAM后，FAM可提供多个131I标记的位点，为标记提供了结构基础，预计该法的标记效率会比直接标记法高。在本研究中，我们将在前期研究中筛选出的适配子JHIT2的末端连接上功能基团FAM，分别用氯氨T法及Iodogen法对其进行131I标记，比较2种标记法的标记效能，并研究其标记产物在不同条件下的稳定性，为适配子介导肝癌的靶向放射显像或靶向放射治疗奠定基础。

材料与方法

一、主要试剂与仪器

磷酸盐缓冲液（PBS，江苏产），无载体Na131I溶液（广东产）;Pierce Pre-Coated 碘化管（美国产），SephadexG-25、氯氨T （上海产），偏重亚硫酸钠（广东产），3MM色谱层析滤纸（英国产），玻璃毛细管（0.3 × 100 mm，四川产），GC-1200 γ放射免疫计数器（安徽产）。

二、实验方法

1.功能基团FAM与肝癌适配子JHIT2的连接

适配子JHIT2 （序列为5’-AGAGACCCTGACTGCGAACCCAATCGCACCACATCTCAACATGTGGACACGGTGGCTTCTT-3’）的5’末端连接上功能基团 FAM构成FAM-JHIT2;适配子JHIT2及FAM-JHIT2均由生工生物工程（上海）股份有限公司合成并经过高效液相色谱法（HPLC）纯化。

2. 131I标记FAM-JHIT2

2.1 氯氨T法

由低温冰箱中取出FAM-JHIT2 33 μg，5000

转/分离心2 min使其沉淀，然后加入100 μl PBS备用。在1 ml试管中依次加入FAM-JHIT2、50 μl （约

5.2 MBq）的Na131I溶液及50 μl氯氨T （1 mg/ml），充分混匀，在室温下反应0.5、1、2、4、8 min后加入50 μl的偏重亚硫酸钠（2 mg/ml）终止反应。

2.2 Iodogen法

由低温冰箱中取出FAM-JHIT2 33 μg，5000 转/分离心2 min使其沉淀，然后加入100 μl PBS备用。在Pre-Coated碘化管中依次加入FAM-JHIT2、5.2 MBq的Na131I溶液，充分混匀，在室温下反应0.5、1、2、4、8 min后取出反应液即可终止反应。

3.氯氨T法及 Iodogen法标记率测定

用纸层析法测标记率，以色谱层析滤纸（2 cm×16 cm）为固定相，用毛细管取标记完成的溶液3 ～ 5 μl点样于层析纸的原点处，以甲醇∶水为85∶15为展开剂进行纸层析。将层析后的纸条每隔1 cm剪开，测定每小段的放射性计数。标记率（%） = 产品峰的放射性计数/（产品峰的放射性计数+游离131I 峰的放射性计数）×100%。

4.标记产物的纯化及放射性化学纯度测定

用经PBS平衡后的SephadexG-25柱（中颗粒，柱规格0. 5 cm×10 cm）进行离心（1200 转/分，5 min）纯化，用蒸馏水洗脱，洗脱液用试管收集。放射性化学纯度用纸层析法测定，方法与标记率测定相同。

5.标记产物的体外稳定性

将纯化后的标记产物（740 KBq， 50 μl）以体积比为1∶1的比例分别与PBS、无血清培养基、含10 %血清的培养基、纯血清混合，分别置于4℃及室温下于1、2、4、8、12、24 h后用纸层析法测定其放射性化学纯度，比较其在不同条件下的稳定性。每组实验重复测定3 ～ 4次。

三、统计学处理

运用GraphPad Prism 6处理数据，计量资料以表示，2组间比较采用独立样本t检验，P < 0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、FAM与适配子JHIT2的连接

适配子JHIT2的5’末端连接上功能基团FAM获得FAM-JHIT2，见图1。

二、氯氨T法及 Iodogen法標记FAM-JHIT2的标记率和放化纯度

对比游离131I空白对照在层析纸上的迁移情况，可知第一峰为131I标记FAM-JHIT2后的标

记产品峰（相对迁移率Rf 0 ～ 0.1），第二峰为游

离的131I 峰（相对迁移率Rf 0.8 ～ 0.9），见图2。氯氨T法室温下反应0.5、1、2、4、8 min后的标记率分别为（93.29±0.84） %、（94.11±0.30） %、

（93.85±0.22） %、（93.05±0.72） %、（84.70 ±2.58） %，见图3A。Iodogen法室温下反应0.5、1、2、4、8 min后的标记率分别为（92.12±0.18） %、

（94.01±0.07） %、（93.47±0.21） %、（90.95 ±0.18） %、（81.26±2.77） %，见图3B。2种标记

方法的标记效能无差异（P > 0.05），且均在1 min

反应时间时标记率最高。因Iodogen法采用的Pierce Pre-Coated 碘化管不易购买且较贵，故后续实验均采用氯氨T进行131I 标记实验。标记产物经SephadexG-25柱纯化后放射性化学纯度为（98.55±0.08） %。

三、不同溶液和温度条件下标记产物的稳定性

24 h后在PBS介质中，4℃条件与室温条件下标记产物的放射性化学纯度无差异（P > 0.05）。在无血清培养基、含10%血清培养基及纯血清3种介质中，4℃条件与室温条件下标记产物的放射性化学纯度均有差异（P均 < 0.001）。4℃条件与室温条件下标记产物在无血清培养基与含10%血清培养基中的放射性化学纯度均有差异（P均 < 0.001），见表1。

讨 论

寡核苷酸适配子具有类抗体作用，且可克服抗体的多项缺点，是一种具有应用前景的新型分子靶向探针。与抗体相比，寡核苷酸适配子具有靶分子范围广泛、特异性高、亲和力强、易于人工合成、稳定性好、易修饰、无毒性和缺乏免疫原性等独特优势[2-3]。自适配子问世以来，已有不少关于适配子介导核素进行体内外放射性核素显像或治疗的研究报道。例如，Jacobson等[6]利用点击化学技术进行适配子的18F标记，合成由适配子介导的18F显像探针，在动物实验中获得较好的显像效果;Varmira等[7]利用99mTc标记的靶向人表皮生长因子受体-2（HER2）的适配子进行单光子发射及X射线计算机断层成像系统（SPECT/CT）显像研究等。Zhu等（2015年）指出，131I为临床常用核素，其具有较长的半衰期（T1/2 = 8.01 d），可发射γ射线用于SPECT成像和发射β射线用于放射治疗，且其标记方法简单易行，标记产物稳定，在实验研究中已被广泛应用。

适配子JHIT2本质是一条含有61个核苷酸的单链DNA。之前已有多项关于125I（或131I）标记核苷酸链的研究[李丹等（2010年）、欧晓红等（2006年）、王荣福等（2004年）、刘生等（2004年）的研究]，但存在直接标记的标记效率低下和稳定性差或标记时需要连接螯合剂导致实验过程烦琐等缺点。本研究以本课题组前期实验中筛选出的适配子 JHIT2为基础，在其末端连接上功能基团FAM为131I标记提供位点，避免对适配子链进行直接标记而导致其结构的破坏，并提高标记效能和标记产物的稳定性。结果显示，氯氨T法和Iodogen法的标记率在反应时间4 min内较佳，可达90%以上;其中反应时间为1 min时，标记率最好，可达94%以上，远高于课题组前期实验中131I直接标记适配子的标记率（67.8±0.5）%和欧晓红等（2006年）用131I直接标记寡核苷酸链的标记率（37.6±2.4）%。另外，标记产物于PBS中24 h后放射性化学纯度仍大于90%，且低温可提高其稳定性，有利于该标记产物的保存和运输;标记产物无论是在低温或室温条件下置于含血清的培养基或纯血清时的稳定性均降低，这可能是血清中含有的核酸酶对适配子链的降解所致，但低温可抑制核酸酶的活性，从而减缓核酸链的降解，提高标记产物的稳定性。

综上所述，在本研究中，我们通过在适配子的末端连接上功能基团FAM提供多个131I标记的位点，为131I的标记提供结构基础，然后分别用氯氨T法和Iodogen法对其进行131I标记，结果显示2种标记方法均能获得较高的标记率，且反应时间仅需1 min。标记产物在无血清条件中稳定性好，且低温可提高标记产物的稳定性。本研究为适配子介导的肝癌靶向放射显像和放射治疗奠定了基础。我们将在之后的研究中探讨131I标记的适配子进行靶向肝癌显像的可能性，必要时对适配子进行相应的稳定性修饰，提高其在血清中的稳定性，以便更好地应用于体内。

参 考 文 献

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（收稿日期：2019-06-22）

（本文編辑：洪悦民）