Das Aufkommen der Präzisionsmedizin hat unser Verständnis der individuellen Reaktionen einzelner Patienten auf medizinische Behandlungen erheblich verbessert. Dieser Ansatz berücksichtigt einzigartige genetische, physiologische und molekulare Merkmale und führt zu maßgeschneiderten und effektiveren Gesundheitsstrategien. Traditionell ist die Gewebebiopsie der Eckpfeiler für die Krankheitsdiagnose und das Verständnis der Pathologie. Die Entwicklung weniger invasiver Methoden wie der Flüssigbiopsie hat jedoch einen bedeutenden Fortschritt in der personalisierten Medizin markiert. Flüssigbiopsien erkennen Krankheitsbiomarker wie zirkulierende Tumorzellen (CTCs), Mikro-RNAs (miRNAs), Proteine und extrazelluläre Vesikel in Körperflüssigkeiten und bieten eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Gewebebiopsien.
Aptamere sind synthetische einzelsträngige DNA- oder RNA-Sequenzen, die spezifische dreidimensionale Formen bilden, wodurch sie selektiv an verschiedene Ziele binden können, darunter Proteine, miRNAs, Metallionen und Zellen(ERHM.2022.8(3).229.0012…). Im Vergleich zu Antikörpern bieten Aptamere mehrere Vorteile: Sie sind kostengünstiger, stabiler gegenüber unterschiedlichen Umweltbedingungen und können ohne Tiermodelle synthetisiert werden. Diese Eigenschaften machen Aptamere zu einem vielversprechenden Werkzeug zur Erkennung von Krankheitsmarkern, insbesondere in der Krebsdiagnostik.
Die systematische Evolution von Liganden durch exponentielle Anreicherung (SELEX) ist eine Schlüsseltechnik, die Anfang der 1990er Jahre entwickelt wurde, um Aptamere mit hoher Affinität für bestimmte Ziele auszuwählen. Der SELEX-Prozess umfasst mehrere Schritte: Vorbereitung einer großen Bibliothek von Oligonukleotiden, Inkubation mit einem Ziel und wiederholte Auswahl und Amplifikation derjenigen mit der höchsten Bindungsaffinität. Diese Methode hat sich als effizient bei der Erzeugung von Aptameren erwiesen, die unter verschiedenen Bedingungen spezifisch an Zielmoleküle binden können.
Magenkrebs (GC) ist nach wie vor eine der tödlichsten Krebsarten weltweit, insbesondere in Asien, wo er sehr verbreitet ist. Aktuelle Screeningmethoden wie die Endoskopie sind invasiv und bei der Früherkennung nicht immer wirksam. Aptamerbasierte Biosensoren bieten aufgrund ihrer hohen Sensitivität und Spezifität eine vielversprechende Alternative zur Frühdiagnose von GC. Diese Biosensoren können verschiedene mit GC assoziierte Biomarker erkennen, wie das karzinoembryonale Antigen (CEA) und CA125, die für eine Frühdiagnose und Prognoseeinschätzung entscheidend sind.
Aktuelle Forschungen unterstreichen die Vielseitigkeit und Wirksamkeit von Aptameren im Zusammenhang mit GC. Studien haben beispielsweise das Potenzial von Aptameren bei der Identifizierung spezifischer Exosomen und anderer Biomarker in Körperflüssigkeiten hervorgehoben, die als Frühindikatoren für GC dienen können. Diese Fähigkeit ist besonders nützlich angesichts der oft asymptomatischen Natur von GC im Frühstadium, was eine rechtzeitige Diagnose schwierig macht.
Aptamergekoppelter, mit Gold dekorierter polymorpher Kohlenstoff wurde verwendet, um frühe GC-Exosomen in Urinproben zu identifizieren, wobei eine Genauigkeit von über 90 % erreicht wurde. Dies unterstreicht das Potenzial von Aptameren beim nicht-invasiven GC-Screening. Verschiedene Arten von Aptameren, wie solche, die auf den humanen epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor 2 (HER2) und das Wachstumshormon-Releasing-Hormon (GHRH) abzielen, haben sich bei der GC-Diagnostik und -Behandlung als vielversprechend erwiesen.
Über die Erkennung hinaus können Aptamere so entwickelt werden, dass sie therapeutische Wirkstoffe direkt an Krebszellen abgeben, wodurch die Wirksamkeit der Behandlung verbessert und Nebenwirkungen minimiert werden. Diese doppelte Funktionalität von Aptameren – sowohl als diagnostisches als auch als therapeutisches Werkzeug – stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Krebsbehandlungsstrategie dar.
Die Integration von Biosensoren auf Aptamerbasis in die klinische Praxis könnte das GC-Screening und die Diagnose revolutionieren. Diese Biosensoren sind nicht nur kostengünstig, sondern bieten auch eine hohe Spezifität und Stabilität. Der Ersatz antikörperbasierter Methoden durch Aptamere könnte die Gesundheitskosten erheblich senken und die Früherkennungsraten verbessern, was letztlich zu besseren Behandlungsergebnissen für die Patienten führt. Zukünftige Forschung sollte sich auf die Optimierung der Stabilität und Bindungseffizienz von Aptameren, die Entwicklung multiplexer Nachweissysteme und die Durchführung groß angelegter klinischer Studien konzentrieren, um die Wirksamkeit aptamerbasierter Diagnostik in realen Umgebungen zu validieren.
Aptamerbasierte Biosensoren stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Frühdiagnose von Magenkrebs dar. Ihre einzigartigen Eigenschaften machen sie zu einer optimalen Alternative zu herkömmlichen antikörperbasierten Nachweissystemen. Um das Potenzial von Aptameren in klinischen Anwendungen voll auszuschöpfen und möglicherweise die Landschaft der Krebsdiagnostik und der personalisierten Medizin zu verändern, sind kontinuierliche Forschung und Entwicklung unerlässlich.
