張桂蘭，朱 超，黃亞飛，閆 嬌，陳愛亮

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，北京 100081)

綜 述

基于適配體技術(shù)的雌性激素檢測(cè)方法研究進(jìn)展

張桂蘭，朱 超，黃亞飛，閆 嬌，陳愛亮*

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，北京 100081)

雌激素是一種類固醇激素，屬于環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，可在人體和動(dòng)物體內(nèi)積累并起到類似雌激素的作用，使生物體的內(nèi)分泌失衡，因此開發(fā)簡(jiǎn)單快速靈敏的雌激素檢測(cè)方法具有重要意義。核酸適配體是通過(guò)指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)(SELEX)篩選得到的一條寡核苷酸序列，能夠與靶標(biāo)高親和力特異性結(jié)合，與傳統(tǒng)抗體相比，具有靶標(biāo)范圍廣、易合成修飾、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，因而被廣泛用于分析檢測(cè)領(lǐng)域。該文主要綜述了雌激素適配體的篩選進(jìn)展以及適配體技術(shù)在雌激素檢測(cè)中的應(yīng)用，并對(duì)核酸適配體技術(shù)在雌激素檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

雌激素；適配體；比色法；熒光法；電化學(xué)；綜述

雌激素[1]是由性腺分泌的一種類固醇激素。雌激素按照來(lái)源可分為內(nèi)源性雌激素和外源性雌激素兩類。內(nèi)源性雌激素是指人和動(dòng)物體內(nèi)天然存在的雌激素，主要包括雌酮(Estrone,E1)、雌二醇(17β-Estradiol,E2)和雌三醇(Estriol,E3)等；外源性激素即環(huán)境激素，主要指由人工合成，具有模擬雌激素作用的化合物，既包括與雌二醇相似的類固醇衍生物，如乙炔雌二醇(17?-Ethinylestradiol,EE)、己烯雌酚(Diethylstilbestrol)，也包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的同型物非甾體激素及滴滴涕(DDT)和多氯聯(lián)苯(PCBs)等化學(xué)合成類物質(zhì)[2]。

雌激素在自然界中較為普遍且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在動(dòng)物體內(nèi)沒有特定的代謝系統(tǒng)，容易在動(dòng)物脂肪中累積，可以通過(guò)食物鏈在動(dòng)物體內(nèi)不斷放大，擾亂人體及動(dòng)物的正常內(nèi)分泌功能，影響機(jī)體發(fā)育，誘導(dǎo)生殖、免疫、神經(jīng)等系統(tǒng)的多種病變，即使在極低濃度(ng/L)也會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生很大的影響[3-4]。歐盟早在1996年就提出雌激素的限制使用政策[5]。近年來(lái)，為促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、產(chǎn)奶量增加而使用雌激素，導(dǎo)致蛋類、肉類和乳類的雌激素殘留問(wèn)題日益嚴(yán)重，并有相關(guān)報(bào)道指出在一些自然河流、江、海里檢測(cè)出較高量的雌激素。2013年，圣元奶粉致兒童性早熟事件，讓大家談奶色變。Aksglaede等[6]在2005年已證明兒童對(duì)雌激素更為敏感；雌激素對(duì)未成年人的生長(zhǎng)和發(fā)育影響顯著。Ganmaa等[7]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌與攝入牛奶中的高含量雌激素有關(guān)。雌激素對(duì)人體的不良影響使得大家對(duì)雌激素的檢測(cè)十分關(guān)注。

目前，國(guó)內(nèi)外已報(bào)道的雌二醇的檢測(cè)方法有高效液相色譜法(HPLC)[8-9]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)[10]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS/MS)[11]、薄層色譜法[12]、酶聯(lián)免疫法(ELISA)[13]、免疫組織化法[14]、熒光分析法[15]、電化學(xué)分析法[16]等。然而這些方法均存在一定的不足。例如儀器分析方法雖可以達(dá)到較低的檢測(cè)限，但要求樣品前處理精細(xì)，程序復(fù)雜，工作量大，耗時(shí)長(zhǎng)，需配備昂貴的精密儀器等；免疫分析方法的特異性好，靈敏度高，但在操作過(guò)程中易被污染，抗體活性易受影響等。因此，開發(fā)一種簡(jiǎn)單、快速、靈敏的雌激素檢測(cè)技術(shù)，對(duì)食品及環(huán)境中的雌激素進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，以及保障人們的身體健康具有重要意義。

1 核酸適配體技術(shù)

1990年，Ellington[17]和Tuerk[18]首次提出適配體(Aptamer)這一概念。核酸適配體是通過(guò)指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)(Systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)從特定的DNA文庫(kù)中篩選得到的一段具有高親和力與特異性識(shí)別作用的單鏈寡核苷酸(10～100堿基)片段，又稱為適配體、核酸適體或適配子等，可為ssDNA和RNA。適配體自身可通過(guò)折疊形成特定的二級(jí)或三級(jí)結(jié)構(gòu)，如莖、環(huán)、凸、發(fā)卡結(jié)構(gòu)、假結(jié)體、四角環(huán)和G-四鏈體等?；谶m配體可形成多樣的空間結(jié)構(gòu)，它可與靶標(biāo)通過(guò)構(gòu)象高親和力結(jié)合，且靶標(biāo)范圍廣，可從單個(gè)小分子到復(fù)雜的混合物，也可以是完整的有機(jī)體[19]。與傳統(tǒng)的抗體相比，核酸適配體具有穩(wěn)定性好、易制備、檢測(cè)方法多樣等優(yōu)點(diǎn)(表1)[20-23]。基于核酸適配體的高親和力、高特異性等特點(diǎn)，目前已經(jīng)建立了針對(duì)多種靶標(biāo)(如抗生素[24-25]、霉菌毒素[26-28]、過(guò)敏原[29]、重金屬[30-31]和微生物[32]等)的檢測(cè)方法，如比色法[33]、熒光法[34]、電化學(xué)法[35]等。同時(shí)適配體還被作為藥物靶向運(yùn)輸?shù)妮d體[36-37]或直接作為治療藥物用于臨床治療研究。

表1 適配體與抗體的性能比較Table 1 Comparison of aptamers with antibodies

2 雌激素適配體篩選進(jìn)展

目前已篩選出適配體的雌激素有E2,EE和孕酮(Progesterone,P4)。其中，由于E2雌激素效應(yīng)最強(qiáng)，E2適配體的研究最多。

Kim等[38]在2007年篩選出E2的第一條核酸適配體。首先，在1個(gè)包含大約7.2×1014mol DNA分子的隨機(jī)單鏈DNA文庫(kù)中通過(guò)指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)(SELEX)經(jīng)過(guò)7輪循環(huán)篩選得到長(zhǎng)度為76mer的適配體序列。然后利用平衡過(guò)濾法(Equillibrium-filtration method,EFM)評(píng)估出適配體與靶標(biāo)之間的親和力，即平衡分離常數(shù)(Kd值)為0.13 μmol/L，并通過(guò)mfold軟件和最小自由能法(The free-energy minimization algorithm)對(duì)該適配體的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出了如圖1A所示的結(jié)構(gòu)圖。最后，該團(tuán)隊(duì)利用表面等離子共振技術(shù)(SPR)和電化學(xué)分析法驗(yàn)證了適配體可通過(guò)標(biāo)記生物素固定在表面修飾鏈霉親和素的金電極上，并建立了基于適配體的電化學(xué)傳感器成功地用于E2的檢測(cè)，最低檢測(cè)限可達(dá)0.01 nmol/L。

本課題組[39-40]利用Kim團(tuán)隊(duì)篩選的這條適配體建立了基于納米金比色的E2檢測(cè)方法，在此基礎(chǔ)上，為了提高納米金比色法的靈敏度，本課題組還首次將E2適配體從中間突環(huán)處剪切成2個(gè)片段，結(jié)果表明2個(gè)片段均可以和E2結(jié)合。

圖1 17β-雌二醇適配體的二級(jí)結(jié)構(gòu)及適配體截短部位示意圖Fig.1 Scheme of 17β-estradiol aptamer structure and the split aptamer fragments

2014年，Alsager等[41]通過(guò)SELEX在含7.2×1014mol單鏈DNA分子的隨機(jī)文庫(kù)中篩選出1條長(zhǎng)度為75 mer的E2適配體，并利用納米金熒光法測(cè)定出該適配體的Kd值為25 nmol/L。2015年，Alsager等[42]利用圓二色譜(CD)測(cè)定到該適配體上有3個(gè)頸環(huán)(圖1B)，結(jié)合納米金適配體比色法并根據(jù)3個(gè)凸環(huán)及與靶標(biāo)的結(jié)合位點(diǎn)，將該75 mer的適配體截短為35，22 mer兩個(gè)短鏈適配體，測(cè)定其Kd值分別為14 nmol/L和11 nmol/L。在建立納米金比色法檢測(cè)E2的過(guò)程中，作者利用測(cè)定動(dòng)電電位(ζ-potential)和計(jì)時(shí)庫(kù)倫分析法(Chronocoulometry)分析發(fā)現(xiàn)35 mer和22 mer的特異性和選擇性顯著優(yōu)于75 mer，并且檢測(cè)靈敏度提高了25倍(圖1C)。然而，22 mer的適配體由于去除了冗余的寡核苷酸，當(dāng)它吸附到納米金表面形成嵌入型結(jié)構(gòu)，便不再與E2結(jié)合；相反，如果它先與E2孵育，便不再與納米金粒子(AuNPs)結(jié)合。而35 mer的Aptamer既可較好地與AuNPs耦合，又可從NPs表面脫離下來(lái)與Aptamer結(jié)合。因此，該研究證明，去除超多的側(cè)翼寡核苷酸，保留一小部分額外的堿基對(duì)提高納米金比色法的靈敏度有很大幫助。

為提高篩選適配體的特異性，Vanschoenbeek等[43]創(chuàng)新性地提出在兩個(gè)獨(dú)立包含1 015 mol單鏈DNA的隨機(jī)寡核苷酸庫(kù)中分別建立SELEX(A和B)程序，篩選針對(duì)E2上不同功能團(tuán)親和的適配體。每個(gè)SELEX程序均采用正篩選和反篩選重復(fù)輪換的策略，其中，針對(duì)羥化芳香環(huán)A(圖2A)的SELEX用去甲基睪酮作為反篩靶標(biāo)；針對(duì)上段B，C和D環(huán)(圖2B)的Aptamer SELEX過(guò)程中則將地塞米松作為反篩靶標(biāo)。SELEX A在經(jīng)歷5輪篩選后獲得19條DNA單鏈，SELEX B經(jīng)歷10輪篩選獲得24條DNA單鏈，利用SPR技術(shù)測(cè)定其親和力分別在27～124 μmol/L和0.9～6 μmol/L之間。在驗(yàn)證適配體的特異性時(shí)，除了E2，還選用了EE,雄烯二酮、可的松、脫氧膽酸、E1、睪酮6種類固醇激素。SELEX A得到的適配體對(duì)E2,EE,睪酮均有較強(qiáng)的親和作用，對(duì)其他激素有不同程度的結(jié)合；其中，Aptamer 6A對(duì)E2的親和力明顯高于EE,睪酮，并且對(duì)雄烯二酮、可的松、脫氧膽酸、E1無(wú)結(jié)合現(xiàn)象。SELEX B的兩個(gè)適配體對(duì)E2,EE,E1均有結(jié)合，其中，對(duì)EE的結(jié)合力強(qiáng)于E2，對(duì)E1的結(jié)合力弱于E2，但對(duì)其他激素?zé)o結(jié)合。

Akki等[44]也通過(guò)SELEX篩選出E2的高特異性與高親和力的適配體，并利用EFM評(píng)估出E2 Aptamer 1(85 mer)和E2 Aptamer 2(86 mer)的Kd值分別為0.6 μmol/L和0.56 μmol/L，同時(shí)用此方法測(cè)定出E2的適配體對(duì)E2的選擇度是EE的74倍，且新篩選出的適配體的靈敏度和選擇度在自然水樣品中基本保持不變。Akki等[44]還利用SELEX篩選到EE的適配體EE Aptamer 1(89 mer)，并通過(guò)EFM表征其Kd值為0.95 μmol/L，EE Aptamer 1對(duì)EE的選擇度是E2的53倍。

Jiménez等[45]首次通過(guò)SELEX在一個(gè)包含1.8×1015mol單鏈DNA的隨機(jī)文庫(kù)經(jīng)過(guò)15輪篩選后得到P4的適配體，利用電化學(xué)阻抗譜(EIS)測(cè)定Kd值為17 nmol/L。而且該適配體對(duì)E2,諾塞甾酮無(wú)任何親和反應(yīng)，特異性極高。表2列出了目前已篩選到的雌激素適配體序列、長(zhǎng)度、親和力等信息。

圖2 17β-雌二醇的分子結(jié)構(gòu)式及其適配體(6A)的二級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.2 Molecular structure of 17β-estradiol and secondary structure of aptamer(6A)

表2 目前已經(jīng)篩選到的雌激素適配體Table 2 Aptamers of estrogen have been screened

3 基于適配體技術(shù)的雌激素檢測(cè)方法

隨著篩選出的雌激素適配體的多樣化，目前國(guó)內(nèi)外基于適配體檢測(cè)雌激素的方法也多種多樣，主要有電化學(xué)法、熒光法、納米金比色法等。

3.1 納米金比色法

AuNPs作為一種制備簡(jiǎn)單、吸附性強(qiáng)的納米材料，具有極高的消光系數(shù)和強(qiáng)烈的粒子間距光學(xué)效應(yīng)，其在分散狀態(tài)下呈紅色，發(fā)生凝聚后變?yōu)樗{(lán)色，反之也可由藍(lán)色變?yōu)榧t色。適配體可以吸附到AuNPs表面，保護(hù)AuNPs免于高鹽度引起的聚集變藍(lán)現(xiàn)象；當(dāng)加入靶標(biāo)后，適配體與靶標(biāo)結(jié)合，從AuNPs上解離，AuNPs粒子在高鹽度下聚集，溶液由紅色變藍(lán)?；贏ptamer的納米金比色法具有穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)結(jié)果肉眼可見、操作簡(jiǎn)單快速、方便用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)[33，46]。

本課題組基于上述原理，建立了基于Aptamer的E2納米金比色快速檢測(cè)方法，可在20 min內(nèi)完成檢測(cè)[39]。該方法的靈敏度可達(dá)10 ng/mL,線性范圍為10～10 000 ng/mL，在河水基質(zhì)中的加標(biāo)回收率為99%～112%。由于長(zhǎng)鏈適配體與AuNPs親和力高于短鏈Aptamer的親和力，為了提高納米金比色法檢測(cè)E2的靈敏度，本課題組又將76 mer適配體剪切為33 mer和43 mer兩段建立了E2的比色檢測(cè)方法(圖3A)，結(jié)果顯示靈敏度提高了10倍，檢測(cè)限可達(dá)1 ng/mL[40]。 Alsager等[42]則通過(guò)化學(xué)方式將35 mer的適配體偶聯(lián)到AuNPs上，通過(guò)檢測(cè)AuNPs-Aptamer復(fù)合物的大小和脈沖持續(xù)時(shí)間的變化，建立了E2的比色檢測(cè)方法(圖3B)，該方法的檢測(cè)限為200 pmol/L。該實(shí)驗(yàn)對(duì)比了75，35，22 mer的檢測(cè)靈敏度，結(jié)果顯示短鏈Aptamer的靈敏度和檢測(cè)限是75 mer Aptamer的25倍。

圖3 基于適配體技術(shù)的雌激素比色檢測(cè)方法Fig.3 Aptamer-based colorimetric assay for detection of estrogen

Zhang等[47]基于金粒子聚集溶液變藍(lán)這一現(xiàn)象，利用陽(yáng)離子聚合物PDDA吸附單鏈DNA，使得AuNPs聚集，從而設(shè)計(jì)了一個(gè)由Aptamer和PDDA組裝的納米金比色生物傳感器用于對(duì)E2的含量檢測(cè)(圖3C)。該方法的檢測(cè)限為1.57 nmol/L,線性范圍為1.57～350 nmol/L,在實(shí)際環(huán)境水中的加標(biāo)回收率為104.5%～114.5%，RSD為2.79%～4.34%。2016年，Du等[48]利用AuNPs的聚集變色特性，設(shè)計(jì)了基于Aptamer的P4的比色檢測(cè)方法。該方法的檢測(cè)限為2.6 nmol/L,線性范圍為2.6～800 nmol/L，在含有各種干擾物的水、自來(lái)水、尿液實(shí)際樣品中的加標(biāo)回收率分別為89.7%～117.5%，84.4%～115.0% 和 94.7%～118.8%。

3.2 熒光分析法

基于熒光染料的熒光強(qiáng)度高、發(fā)射波長(zhǎng)范圍廣、可標(biāo)記性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將熒光染料通過(guò)化學(xué)合成，修飾到Aptamer上，當(dāng)Aptamer與靶標(biāo)結(jié)合后，可檢測(cè)到熒光信號(hào)。適配體熒光分析法具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、易自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。目前常用的熒光染料主要是熒光素和量子點(diǎn)。Yildirim等[49]利用E2-BSA和E2均可與Aptamer結(jié)合的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，設(shè)計(jì)了一個(gè)檢測(cè)E2的適配體熒光生物傳感器。首先，將E2-BSA固定在光纖維表面，當(dāng)熒光素標(biāo)記的Aptamer與E2-BSA結(jié)合后，即可檢測(cè)到熒光信號(hào)，而與E2形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的Aptamer-E2則不會(huì)再與E2-BSA結(jié)合，從而得出E2的含量與熒光強(qiáng)度的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖4A)。該方法的檢測(cè)限是為2.1 nmol/L,在實(shí)際樣品廢水中的加標(biāo)回收率為95%～105.0%。

圖4 基于適配體技術(shù)的雌激素?zé)晒鈾z測(cè)方法Fig.4 Fluorescent assay for detection of estrogen

鑒于熒光素信號(hào)易被干擾的特性，Long等[50]選用性質(zhì)較為穩(wěn)定的量子點(diǎn)和Cy5.5共同作為信號(hào)標(biāo)記物，利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，建立了基于量子點(diǎn)標(biāo)記Aptamer的E2的熒光分析法(圖4B)。該方法的檢測(cè)限可達(dá)0.22 nmol/L，相對(duì)于電流型免疫傳感器[51]，該方法的靈敏度提高了10倍，線性范圍為0.82～20.5 nmol/L，在水樣中的加標(biāo)回收率為80.0%～115.0%，RSD為3.6%～11.3%。在傳統(tǒng)熒光法的基礎(chǔ)上，Dou等[52]引入微流控液滴新型技術(shù)，并結(jié)合新型多功能納米材料石墨烯、熒光素和“信號(hào)開關(guān)”熒光猝滅物質(zhì)，建立了檢測(cè)E2的高靈敏熒光分析法(圖4C)。該實(shí)驗(yàn)將Aptamer功能化修飾的氧化石墨烯放在液滴中，一個(gè)液滴即是一個(gè)反應(yīng)體系；并且，整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作只需一步即可完成，操作簡(jiǎn)單、快速，避免了可能的污染。該方法的檢測(cè)限為0.07 pmol/L,遠(yuǎn)高于其他熒光分析法和比色法，其線性范圍為0.1 pmol/L～1 nmol/L。

3.3 電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析法是基于物質(zhì)在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)的一類儀器分析方法。將Aptamer固定在電極上，當(dāng)Aptamer與靶標(biāo)結(jié)合后，影響電極上的氧化還原反應(yīng)，從而導(dǎo)致電化學(xué)性質(zhì)的變化。因此，可通過(guò)檢測(cè)電極電位、電流、電勢(shì)等測(cè)定被檢物質(zhì)的濃度。電化學(xué)分析法具有靈敏度高，準(zhǔn)確度強(qiáng)，測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。

2007年，Kim等[38]在篩選出E2的第一條Aptamer時(shí)，用此Aptamer設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Aptamer的雌激素電化學(xué)檢測(cè)方法。首先，將適配體固定在金電極上，當(dāng)有雌激素結(jié)合到適配體時(shí)，電極上的氧化還原反應(yīng)則被抑制，導(dǎo)致電流變化，因此，通過(guò)電流的變化程度測(cè)定體系中E2的含量。該方法的檢測(cè)范圍可達(dá)0.01～1 nmol/L。基于此原理和方法，2010年，Olowu等[53]將Aptamer固定在PEDOT修飾的金電極上，采用循環(huán)伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)檢測(cè)電流的變化，進(jìn)而對(duì)雌激素的含量進(jìn)行檢測(cè)。該方法的檢測(cè)限為0.02 nmol/L。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)在2011年[54]更換電極修飾物為樹枝狀的聚丙烯亞胺和星形共聚物聚噻吩，建立了檢測(cè)E2的光譜電化學(xué)傳感器方法，其檢測(cè)范圍為0.1～100 nmol/L。Lin等[55]采用CV和EIS，通過(guò)檢測(cè)電阻信號(hào)的變化，設(shè)計(jì)了檢測(cè)E2的電化學(xué)阻抗生物傳感器。該方法的檢測(cè)限為2 pmol/L，檢測(cè)范圍為0.1 pmol/L～0.1 nmol/L，在尿液實(shí)際樣品中的加標(biāo)回收率為91.7%～103.1%。

為了進(jìn)一步提高檢測(cè)的靈敏度，F(xiàn)an等[56]設(shè)計(jì)了E2的光電化學(xué)檢測(cè)方法。通過(guò)將Aptamer固定在CdSe NPs-TiO2NTs電極上，當(dāng)Aptamer與靶標(biāo)結(jié)合后，光電流會(huì)降低。因此，通過(guò)光電流的降低程度，可實(shí)現(xiàn)測(cè)定物質(zhì)濃度的目的。該方法的檢測(cè)限可達(dá)33 fmol/L，檢測(cè)范圍為0.05～15 pmol/L，并且在醫(yī)用廢水、湖水、自來(lái)水中有較好的加標(biāo)回收率(90.0%～102.8%)，RSD小于5.45%。而Huang等[57]則利用硫化銅和AuNPs修飾的玻璃碳電極和酶信號(hào)放大技術(shù)，建立了一種基于Aptamer檢測(cè)E2的電化學(xué)方法，檢測(cè)限可達(dá)60 fmol/L,線性范圍為0.5 pmol/L～5 nmol/L,在尿樣中的加標(biāo)回收率為96.3%～104.3%。需指出的是，此電極在4 ℃儲(chǔ)存1周后，5.0 pmol/L的信號(hào)響應(yīng)值保持最初的95.2%，此方法有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。

Jiménez等[45]在篩選出P4的首個(gè)Aptamer之后，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于此Aptamer的P4的電化學(xué)檢測(cè)方法，提出并驗(yàn)證了使用10 mer的互補(bǔ)鏈?zhǔn)沟渺`敏度更高。該方法的檢測(cè)限為0.9 ng/mL，檢測(cè)范圍為10～60 ng/mL，并在自來(lái)水中有良好的回收率。

3.4 其他方法

除了上述比較常用的分析檢測(cè)方法之外，鑒于雌激素檢測(cè)的重要性以及新檢測(cè)方法的出現(xiàn)，利用Aptamer還建立了一些其他的檢測(cè)方法。如Alsager等[41]利用適配體建立了基于尺寸收縮效應(yīng)的E2檢測(cè)方法，檢測(cè)范圍為5～150 nmol/L，檢測(cè)限為5 nmol/L。他們利用動(dòng)態(tài)光散射(Dynamic light scattering，DLS)、電阻脈沖傳感器(Resistive pulse sensing，TRPS)觀察到當(dāng)E2的濃度在nmol范圍內(nèi)時(shí)，共軛體的尺寸明顯下降，產(chǎn)生較少的負(fù)的電動(dòng)電勢(shì)，并用CD法進(jìn)行了確證。此適配體傳感器對(duì)E2的同類雌激素也具有類似的親和力，并且可排除非甾體激素的干擾。重要的是，該適配體傳感器將構(gòu)象變化與特異性結(jié)合信號(hào)結(jié)合一起，不需綁定和未綁定的Aptamer明確信息，只要求結(jié)合后產(chǎn)生信息的改變。表3列出了部分基于適配體技術(shù)的雌激素檢測(cè)方法。

表3 基于適配體技術(shù)的雌激素檢測(cè)方法Table 3 Detection methods for estrogen based on aptamer

(續(xù)表3)

MethodTargetAptamerlengthLODLinearrangeSampleRecovery/%Reference80.22nmol/L0.82～20.5nmol/L80～115[50]35mer37nmol/L0.08～0.4μmol/LBovinefetalserum(牛胎血清)96.5～104.8[61]76mer0.07pmol/L0.1pmol/L～1nmol/L--[52]ElectrochemistryE276mer-0.01～1nmol/L--[38]0.02nmol/L---[53]-0.1～100nmol/L--[54]2pmol/L0.1nmol/L～0.1pmol/LUrine(尿液)91.7～103.1[55]33fmol/L0.05～15pmol/LMedicalwastewater(醫(yī)用廢水),Lakewater(湖水),Tapwater(自來(lái)水)90.0～102.8[56]1.1pmol/L0.01～10nmol/LSerum(血清),Urine(尿液),Tapwater(自來(lái)水)89.8～100,90.0～103.5,89.5～95.0[57]60fmol/L0.5pmol/L～5nmol/LUrine(尿液)96.3～104.3,[58]0.07pmol/L1pmol/L～1nmol/LUrine(尿液)94.4%～104.0[59]75mer1fmol/L1fmol/L～1μmol/LUrine(尿液)-[62]P460mer0.9ng/mL10～60ng/mLTapwater(自來(lái)水)-[45]

* no data

4 總結(jié)與展望

在雌激素的檢測(cè)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)方法雖然展現(xiàn)了靈敏度高、精確度好等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在耗時(shí)長(zhǎng)、儀器設(shè)備大、不利于現(xiàn)場(chǎng)操作、成本高等弊端。Aptamer作為一種特異性高、穩(wěn)定性好、靶標(biāo)范圍廣的分子識(shí)別探針，備受研究者推寵。本文綜述了適配體技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展、雌激素的適配體篩選工作進(jìn)展以及基于適配體技術(shù)的雌激素檢測(cè)方法。雌激素的基于適配體檢測(cè)方法主要以熒光法、比色法和電化學(xué)法為主，雖然他們均具有快速、靈敏、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但尚未做成實(shí)際成品的方法，依然不便于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。而且，目前篩選出適配體的雌激素僅有E2，P4和EE，雖然基于Aptamer檢測(cè)E2的方法已有很多，但對(duì)P4和EE的檢測(cè)方法依然很少。因此，在利用適配體技術(shù)檢測(cè)雌激素的工作中，如何簡(jiǎn)單、快速、高效、定向篩選所需適配體將是未來(lái)的研究熱點(diǎn)，也是對(duì)科研人員的一個(gè)挑戰(zhàn)；而如何將實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、靈敏、低成本的快速檢測(cè)成品(如試紙條)，以及同時(shí)檢測(cè)多種雌激素也是另一巨大挑戰(zhàn)?？傊?，在安全檢測(cè)領(lǐng)域中雌激素的檢測(cè)尚需進(jìn)一步的探究和完善，相信隨著廣大科研者的共同努力，基于適配體技術(shù)的雌激素檢測(cè)將會(huì)越來(lái)越成熟，越來(lái)越完善。

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Research on Aptasensor Development for Estrogen Detection

ZHANG Gui-lan，ZHU Chao，HUANG Ya-fei，YAN Jiao，CHEN Ai-liang*

(Institute of Quality Standards and Testing Technology for Agro-products，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China)

Estrogen is a kind of steroid hormone，belonging to endocrine disruptors，which seriously interfere with the normal endocrine function of human and wildlife.Therefore，it is quite necessary to develop a simple and rapid method for the sensitive determination of estrogen present in the environment to protect public and environment health.Aptamers are selected in vitro by systematic evolution of ligands by exponential enrichment(SELEX)，and are single-stranded DNA or RNA molecules that can bind to various targets with high sensitivity and specificity.Aptamer has been widely used in analysis field because of its several overwhelming advantages over antibodies，such as target diversity，high stability，easy of synthesis and modification for applications.In this review，the researches on estrogen aptamer selection and aptamer based detection methods were summaried，and the development trend of aptasensor application in estrogen detection was also discussed.

estrogen；aptamer；colorimetry；fluorescence；electrochemistry；review

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.03.023

2016-09-13；

2016-10-23

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)資助(201203046)

O657.63；TQ460.72

A

1004-4957(2017)03-0422-09

*通訊作者：陳愛亮，博士，副研究員，研究方向：食品安全快速檢測(cè)技術(shù)，Tel：010-82106557，E-mail：ailiang.chen@gmail.com