پزشکی بالینی

PDF متن کامل روش

اسيدهاي نوكلئيك كه با ميل تركيبي بالا و به طور خاص با مولكول هاي هدف پيوند مي‌دهند، "آمپتامر"نام دارند. آمپتارمرها سطوح مولكولي مختلف و وسيعي را در بر مي گيرند. تمركز اصلي اين فصل بررسي مولكول هاي كوچك به عنوان هدف، است. آمپتامرها به عنوان مكمل در تكنولوژي آنتي بادي به كار مي‌رود و مي تواند هر كجا كه ويژگي هاي متفاوت آن نظير ماهيت بيوشيميايي  يا قابليت‌هاي افتراقي بالا، مفيد و پرسود باشد، جايگزين آنتي بادي ها و مولكول‌هاي كوچك شود. نمونه هايي از كاربردهاي اميد بخش اين مولكول هاي چندكاره در زمينه علم درمان شناسي و بيوتكنولوژي و با ديد ويژه اي بر كشف و بافت مولكول كوچك، مورد بحث قرار گرفته است.  
  
ويژگي هاي آمپتامرها 
لغت يوناني هاپتتئين به معناي "متصل شدن به" ريشه كلمه آمپتامر" است. آمپتامرها مي توانند پـپـتـيــد يــا اسـيــد نـوكلئيـك بـاشنـد. آمپتـامـرهـاي اسـيــد‌نــوكـلـئـيــك، مــولـكــول هــاي DNA تــك - كرانه‌اي (SS) يا مولكول هاي SSRNA هستند كه با ميل تركيبي و تخصيص بالا با هدف پيوند مي دهند در حالي كه مقادير ثابت تجزيه آن ها تا حد دامنه  پيكو مولار (جايا سينا 1999) پايين مي آيد. آن ها معمولا حاوي 25 تا 100 نولكئوتيد هستند. آمپتامرهاي اسيد نوكلئيك DNA يا RNA ، انواع تركيبات مولكولي سبك وزن را در بر مي گيرد (گلد و همكاران، 1995؛ هرمان و پاتل 2000؛ پاتل 1997؛ ويـلـسـون و زوسـتاك 1999.) گژ دامنه و انـدازه مـولكول هاي هدف آمپتامر، از يون هاي ســــاده اي مــثــــل +2Znبــــر روي نـــوكــلــئـــوتــيـــدهـــا، آنــتــــي‌بــيــــوتــيــــك هـــا، مـــولـكـــول هـــاي كـــوچـــك، ساختارهاي RNA، پروتئين ها، دريافت كننده ها ويروس ها و سلول ها شايع شده و به همه ارگانيسم هـا مـي رود (فـامـولـوك و مـايـر 1999؛ فـامولوك و همكاران، 2001؛ تولم و همكاران، 2004.) 
برعكس آنتي سنس، ريبوزيم و RNA كوچك مداخله گر)si (، آمپتامرها نه تنها در سطح گذشتن پروتئين پيوند مي دهند بلكه مي توانند با خود پروتئين هم پيوند دهند. بدين وسيله آن ها قادرند ميان اپيتوپ ها بسيار متشابه با ايزوتايپ ها تمايز قائل شوند و مي توانند بر فعاليت هاي خاص يك مولكول هدف چند كاره تاثير بگذارند. آمپتامرها مـي تـواننـد تـا حـدود زيـادي كـارآيـي در پيشرفت دارويي مدرن را تقويت كنند، زيرا ويـژگـي‌هـاي پيـونـد آن هـا، بـه ويـژه بـا مـولكـول هـاي كـوچـك، شبيـه يـا حتـي بهتـر از آنــتـــي‌بـــادي‌هـــاي مـــونـــوكــلـــونـــي اســـت آمــپــتـــامــرهــا، درســت مـثــل آنـتــي بــادي هــا مي‌توانندساختارها و اشكال سه بعدي گسترده اي تشكيل دهند. اغلب آن ها به عنوان مكمل آنتي بادي استفاده مي‌شوند و مي توان هر جا كه ويژگي هاي مشخص آن ها مثل مـاهـيـت بـيـوشـيـمـيـايي متفاوت آن ها و شيوه هاي متكمل تكامل آن ها- مفيد باشد، جايگزين آنتي بادي ها يا مولكول هاي كوچك شوند. تا اينجا، رايج ترين شيوه براي پيدا كردن اسيدهاي نوكلئيك با ميل تركيبي بالا و خاصيت تخصيص زياد براي يك هدف خـاص، تـكنولوژي به نام SELEX است (تكامل سيستماتيك ليگاندها به وسيله غني سازي فزاينده تورك و گلد 1990؛ اليگتون و زوستاك 1990SELEX .) شامل پيوند هدف و قسمت بندي رويدادهاي اسيدهاي نوكلئيك آزاد به منظور جدا سازي ليگاندهاي اسيد نوكلئيك با ميل تركيبي بالا از مجموعه متوالي تصادفي ، استفاده مي كند. مجموعه هاي آغاز كننده SELEX معمولا حاوي بيش از 1510 ‌زنجيره متفاوت هستند. بعدها اين تكنولوژي تدوين شده، بهبود بخشيده شد و حتي اتوماتيك شد (كاكس و الگينلتون 2001؛ كاكس و همكاران 2002)، و به يافتن آمپتامرها براي نيازهاي عملي مختلف كمك كرد(برودي و گلد 2002؛ برونو وليكل 2002؛ فامولوك و مايرا 2001؛ جاياسنا 1999؛ مارتل و همكاران 2002 با 2005؛ راجندران و الينگتون؛ سال 2000؛ و وييسيچ و بيل 2002؛ وانگ و همكاران 2003؛ وايت و همكاران 2000، 2001؛ ژانك و همكاران، 2004.) به علاوه، فرايندهاي جديد تولدي آمپتامر و كاربردها همواره مورد بررسي و آزمايش در بسياري آزمايشگاه ها قرار گرفته است.مزيت هاي چندگانه آمپتامرها شامل قابليت تركيب و تخصيص بالاي آن ها، توليد آسان و بسيار مطمئن آن ها از طريق تركيب شيميايي و آنزيمي، قابليت توليد مجدد آن ها به روش هاي ساده و قابليت ذخيره شده، مي شود. به علاوه مزايايي كه آن ها نسبت به آنتي بادي هاي مونو كلوني دارند، پتانسيل بازدارنده بالاتر و امكان اصلاح شيميايي بيشتر است زيرا آن ها مي توانند هم از لحاظ آنزيمي و هم شيميايي تركيب و توليد شوند همچنين آمپتامرها ثاب دارند  و تحت شرايط وافـر بسيـار وسيـع، فعاليت شان مختل نمي شود  و در برابر طرز رفتار ناملايم نظير مصنوعي سازي شيميايي، فيزيكي، مقاوم، هستند. امكان هاي اصلاح شيميايي مختلف باعث به وجود آمد ويژگي هاي بي حركتي با استفاده از مولكول هاي اضافي متعدد، مي‌شوند. به دليل آن‌كه آمپتامرها كاملا در شرايط آزمايشگاهي و بدون نياز به  سلول ها و سيستم هاي ايمني حيوانات، توليد مي شوند، توليد آمپتامر، باعث مي شود شرايط پيوندي بسيار متنوعي به وجود آيد. آمپتامرها مي توانند در برابر انواع مختلف هدف ها به وجود آيند، از جمله در برابر مولكول هاي سلولي- سيستمي، تركيباتي كه تنها در حلال‌هايي به غير از آب حل مي شوند، و اهدافي كه نمي توان در برابر آن ها يك واكنش ايمني به دست آورد (فارمولوك و همكاران 2001؛ جاياسنا 1999.) جالب است كه تا به امروز هيچ مدركي مبني بر اينكه كاربرد آمپتامرها در بافت طبيعي، ايمني ژنتيكي به همراه داشته باشد، وجود ندارد(ريمل، 2003.) گرچه در بسياري موارد، آمپتامرها به يون هاي فلزي نياز دارند تا به شكل و فعاليت هاي عملكردي شان دست يابند؛ درست مثل ريبوزيم ها(فدور 2002؛ هاناو دودنا 2000.) به طور پيچيده، آمپتامرها را مي توان در بسياري از كاربردهاي موثر، در ارتباط با ريبوزيم ها به عنوان " آمپتامرهاي آلوستري" وارد عمل كرد(بريكر 2002.) يكي از سه نقص عمده   تكنولوژي هاي آمپتامر، اين‌است كه متـاسفـانـه مشخـص شـد آمپتـامـرها (بسيار شبيه به آنتي بادي ها)نمي توانند براي هر مولكول هدف توليد شوند. ويژگي هاي هدف، نظر داشتن نقطه  ايزوالكتريك پايين )PI( مي توانند براي هر مولكول هدف توليد شوند. ويژگي هاي هدف، نظر داشتن نقطه اي ايزوالكتريك پايين )PI( مي تواند يك چالش باشد. در بسياري موارد توليد موفق آمپتامر با ويژگي هاي درست، بستگي به اين دارد كه در طول فرايند كه بعدا آمپتامر در آن استفاده خواهد شد، شرايط دقيقي (مثلاً، دماي سنجش) به كار گرفته شود (دانيلز و همكاران 2002.) به منظور احتياط، از آمپتامرهاي اسيد نوكلئيكي نيز براي دخالت دادن حساسيت نوكلئاز استفاده شد. خوشبختانه، راه هاي بسياري براي تثبيت آمپتامرهاي RNA يافت شده، مثل اصلاحات شيميايي د رموقعيت  قسمت هاي مساوي ريبو نوكلئوتيد (مثلاً  آمينو،  دي اوكسي يا  متوكسي)، تصحيح مدار مولكول ها يا سرپوش گذاشتن براي جلوگيري از حمله  اگزونوكلئاز (كيم و همكاران 2002؛ جينك و همكاران 1995؛ منگر و هـمـكــاران 1996؛ پـيـكــن و هـمـكــاران 1991؛ وايــت و هـمكـاران 2000.) بـرخـي ايـن اصطلاحات را مي توان در طول خود فرايند انتخاب  با استفاده از موتانت هاي پلي مراز Tv RNA مقاوم، معرفي كرد؛ اصلاحات ديگر مي بايست از طريق تركيب شيميايي بعد از آخرين زنجيره وارد كرد و ساختار را آناليز كرد (آروپ و همكاران 1992؛ چلسير ريكاتيل و الينگتون 2004؛ ميس و چن 2002؛ سوسار و پاديلا 1995.) روش  جايگزين، تكنولوژي "اسپگيلمر" نام دارد(اولبرگ و كلوسمن 2003؛ كلوسمن و همكاران، 1996)اسپليگمرها تصوير آينه اي آمپتامرها هستند كه از واحدهاي ؟ريبوز يا  دي اوكسي ريبوز تشكيل شده‌اند نوكلئازها نمي توانند آن ها را تجزيه كنند.هنوز يكي از بزرگترين چالش هاي  كاربرد آمپتامر در علم پزشكي (درست مثل آنتي بادي)، انتقال مناسب آن ها به سلول هاست. اين نوع تحقيق روز به روز توجهات زيادي را به خود جلب مي كند. در طي وارد كردن آن ها در كيسه هاي كوچك (وسيكل )ليپوزوم و به كار گيري اين كيسه ها (وايت و هـمـكاران، 2000)، به نظر مي رسددر حال حاضر موفق ترين شيوه هاي وارد كردن عملكرد آمپتامرها در باف طبيعي براي اهداف پروتئيني درون سلولي، رويكردهاي درمان شناسي ژني است (فامولوك و درما2002؛ گودو و همكاران 1997؛ ايو و همكاران 2002.) در حاليكه بيشتر آمپتامرها عملكرد خود را در سطح شدن پروتئين اجرا نمي‌كنند، آمپتامرها بررسي مـي‌شـونـد تـا بيـان مستقيـم ژن اوكاريوت را در پــاســخ بــه پـيــونــد مــولـكــول هــدفـشــان، تـنـظـيـم كنند(تولم و همكاران2004.) به طور پيچيده، هم اكنون شواهد بيشتر و بيشتري به دست مي آيد كه نـشـان دهـنده  وقوع طبيعي آمپتامرها به عنوان بخشي از "ريبو سويچ " ها در پروكاريوت و نيز يـــوركـــاريـــويـــت اســـت، و اهــمــيـــت عــمـلـكــرد تنظيم‌كنندگي آن ها در بيان ژن، شفاف‌سازي مـي شـود (بـريـكـر 2004؛ هـنـتـز و كـوهـن 1996؛ ســــودار ســــان و هــمـكـــاران 2003؛ و يـنـكـلـــر و هـمـكـاران 2002.) در ايـن مـقـالـه نـمونه هايي از آمپتامرها را در علم درمان شناسي ارائه دهيم و بـــــرخـــــي شــيــــوه هــــاي مــهــــم آشــكــــار ســــازي بـيــوتـكـنــولــوژيــك بــراي آشـكـار‌سـازي خـاص آناليت ها، در مقايسه با تكنولوژي‌هاي پيشين و تكنولوژ هاي آمپتامررا نشان مي دهيم. بر آشكار سازي تركيباتي با وزن مولكولي پايين (از جمله يون هاي فلزي) تا مولكول هاي كوچك (شامل پپتيدها و كوفاكتورهاي آنزيمي) تمركز خواهيم داشــت. بــه عــلاوه، بــه عـنــوان نـمــونـه، يكـي از آمپتامرهاي جديدمان در برابر يك تركيب با وزن مولكولي پايين و توكسين (تركيب سمي) در يك سيستم بيوسنسور را ارائه مي دهيم.

آمپتامرها در علم درمان شناسي 
 ‌يكي از اولين آمپتامرهايي كه در برابر اهداف پروتئين دار انتخاب شده، آمپتامر آنتي ترومبين (ضد لخته   خون) بود (بوك و همكاران، 1992.) همزمان اين اولين آمپتامر SSDNA است كه در تـحـقـيـقـات و آثـار ثـبـت شده توضيح داده شده اسـت. تـرومـبـيـن بـه دلـيـل طـبـيـعـي مـحـل پـيوند هـرپـاريـن (مـاده چـنـد قـنـدي كه در كبد ساخته مي‌شود)، براي ايجاد يك ليگاند آمپتامر، هدف ايده آلي محسوب مي شود. آمپتامرهاي DNA كه در برابر ترومبين هدايت شده اند  مي توانند به طور همزمان از عملكرد آنزيمي جلوگيري كرده و در نتيجه تبديل به يك داروي ضد انعقاد خون ارزشمند شود (بوك و همكاران 1992؛ گريفين و هـمـكاران، 1993.) رويكردهاي جديدي اتخاذ شده تا از يك مكانيسم به اصطلاح "پادزهري( "آنتي وات)استفاده كند بدين منظور كه فعاليت آمپتامر ضد انعقاد خون در بافت طبيعي كنترل شـود. ايـن مسئلـه استفـاده از يك داروي انعقاد خون ديگر يعني آمپتامر  RNA - فلورو پريميدين -  ثبت شده كه در برابر فاكتور به كار گرفته شده، را نشـان داده است. نشاني داده شد كه پادزهر بر روي بيماران هم جواب مي دهد (روسكوني و همكاران، 2002) پادزهر به وسيله پيوند آمپتامر بــه يــك كــرانـه مكمـل عمـل مـي كنـد، بنـابـرايـن سـاخـتـار آمپتامر به يك مارپيچ دوبل غير فعال كاهش مي يابد. فارمكوسينتيك(جنبش شناسي دارويـي) آمـپـتامر، به وسيله اتصال يك قسمت كلسترول به انتهاي ، بهبود يافته است، به جاي استفاده پلي اتيلن گليگون (PEG) كه قبلا به كار رفـتـه و تثبيت بعدي بايك دي اوكسي تيميدن مـعـكـوس كـه در انتهاي   به دي اكسي تيميدن مــعــكـــوس اضــافــه شــده اســت (روسـكــونــي و همكاران2004) خود پادزهر از يك - متوكسي مــشــتـــق شـــده از RNA، تــشــكــيـــل شــده اســت. پيشرفته‌ترين داروي آمپتامر كه هم اكنون تحت بـررسـي اسـت و تـوسـط شـركت دارويي آيتك فـارمـك تـيـكـالـز /فـيـزر تـوليد شده ماكوژن (پگا بتانيب) است كه يك آمپتامر عامل رشد پوشش دروني ضد- عروقي (VEGF) توليد شده است كه بـه عـنـوان يـك عـامـل بازدارنده آنژيوژني براي درمـان احـتـمـالـي انـحـطـاط مـاركـولار مـرتبط با كهولت سن )AMD( و ورم ماكولار ديابتي،  است (ويـنـورس 2003.) آمـپـتـامـر VEGF ابـتـدا از يـك مجموعه  RNA - فلورد- پريميدين انتخاب شده بود تا كلون هايي با مقادير Kd PM 50-5 به وجود آورد (راكــمــــن و هــمــكـــاران 1998.) قـــابـلـيـــت تخصيص بالا تاييد شده و اصلاحات بعدي مثل مـعـرفـي نـوكـلـئـوتـيـدهـاي  - مـتـوكـسـي- پـوريـن بــه‌هـمــراه يــك گـشــن گيـري بـه PEG، فـارمكـو سـيـنـتـيــك آمـپـتــامـر را بـهـبـود بـخـشـيـد (تـوكـر و هـمكـاران، 1999) درمـان AMD تـرشحـي و ورم ماكولار ديابتي از طريق تزريق ضمن آزمايش، موفق بود (گروه تحقيقي آي تك 2002.) نهايتا ماكوژن به عنوان اولين آمپتامر براي درمان AMD عروقي جديد، در دسامبر 2004 توسط اداره مواد دارد ولـي غـذايـي )FDA( تـايـيـد شـد. بـه عـلاوه، شـركت آي تك فارمكو تيكالز/ فيزر در ژانويه 2005، ماكوژن را براي درمان AMD، در دسترس قرار دارد. از داده هاي اخير مشخص مي‌شود كه آمپتامرهاي ديگر در آزمايشات كنوني نيز همه نيازها را رفع كرده تا در علم درمان شناسي در دسترس قرار گيرند. ويژگي هاي غير معمول آمپتامبرها كه باعث يك پادزهر خاص عملكرد برگشت پذير داشته باشد، در مقايسه با داروهاي معمول يك مزيت محسوب مي شود. تاييديه اخير FDA براي ماكوژن راه را براي پذيرفتن علم درمان‌شناسي كه اساس آن را اوليگو نوكلئوتيد تشكيل مي دهد، هموار سازد. 

روش‌هاي آشكار سازي مولكول هاي كوچك و مزاياي آمپتامرها
 ‌مولكول هاي كوچك در فرايندهاي بيوشيميايي در زندگي شركت دارند و مي  توانند در واكنش هاي بيو شيميايي نقش زير لايه، كاتاليزور يا بازدارنده را ايفا كنند. به دليل اين ويژگي ها، مولكول هاي كوچك در علم داروسازي يا در كاربردهاي بيوتكنولوژيك به اندازه داروها ارزشمند هستند. به علاوه، در همه موارد، آشكار سازي سريع و درست آن‌هــا ضــروري اســت. تـكـنـيــك هــاي مـخـتلـف و چنـد منظـوره بـراي آشكـار سـازي مولكول‌هاي كوچك به وجود آمده است. روش هاي كلاسيك آشكار سازي براساس طيف نگاري نوري مهيا است. در اين روش ها، پرتو الكترو مغناطيسي با يك طول موج و شدت مشخص بر روي شيئي كه آن را جذب، پخش، يا ساطع كرده، تاييده مي شود. تكنيك هاي طيف نگارش مثل اشعهX (x-ray)ماوراي بنفشUV/VIS - ، مادون قرمز IR ، رز؟پارا مغناطيسي الكترون EPR و زونانس مغناطيسي هسته NMR ، براي آشكار سازي مولكول كوچك و نيز و براي آناليز ساختاري مولكول هاي مورد استفاده قرار مي گيرند (لات اپـسـيـچ و زوربـوس 1998.) روش هـاي ديگر، شامل طبقه بندي راديو اكتيو و غير‌راديو اكتيو مي شود. در سال هاي اخير فلورسنس، فلورنس شيميايي و نورتابي شيميايي به عنوان جايگزيني براي سيستم هاي سنتي راديو ايزوتوپي، به وجود آمده اند. سهولت، سرعت و ايمني، دلايل محكمي براي تكنيك هاي غير راديو اكتيو به حساب مي آيد، اما هنوز هم استفاده از راديو ايزوتوپ ها مزاياي چشمگيري دارد، مثلا به دليل آن‌كه وارد كردن يك راديو ايزوتوپ، ساختار مولكولي را تغيير نمي دهد. در هر دو فرم كاربرد، راديو ايزوتوپ ها يا كروموفورها (عامل رنگي مولكول) مستقيماً در آناليت يا در ليگاند جاي مي گيرند، كه باعث ميل بالا و تخصيص بالاي آناليت مي شود. سنجش تقريبي درخشش (SPA) سنجش مبتني بر انتقال انرژي رزونانس فلورسنس (FRET) نمونه هايي از كار برد هر دو تكنيك در استراتژي هايي است كه به آزمايش داروهاي بسيار موثر مي‌پردازد (كلگ 1995؛ و دبري و ونتون 1999.) روش ديگر، يك تكنيك بررسي تعاملي است كه بر رزونانس پلاسمون سطحي )SPR( مبتني است. SPR در هيچ طبقه بندي جاي نمي گيرد. گرچه تركيباتي كه وزن مولكولي پاييني دارند را نمي توان تا يك حد خاص آشكار كرد زيرا به قدر كافي نشانه هاي مشخصي ايجاد نمي كنند(زاوب و همكـاران، 1995) ديگـر تكنيـك هـا شامل روش هاي كروماتوگرافي و الكتروفوز، الكتروفوز موسين )CE( و طيف نگاري ذره اي و توده اي (آلتريا والدر 2004؛ لات اسپيچ و زور بوس 1998 و ونتون 1999.) اخيرا، تكنولوژي ميكرو آرايه به يك ابزار حياتي براي آناليزهايي در مقياس بالا و پربازده، بدل شده است ( گلولكر و آنگننت 2003؛ والتر و همكاران 2002؛ ژو واشنايدر 2003)، كه بزرگ‌ترين مزيت آن كاهش قابل توجه مصرف نمونه و احتمال آزمايش هم‌زمان است. با استفاده از آنتي بادي ها، به طور گسترده از سنجـش هـاي ايمنـي سـريـع و آسـانـي بـراي آشكـار سـازي مـاكرو مولكول هايي مثل پروتئين‌ها استفاده شده است، كه متداول‌ترين آن سنجش جاذب ايمني متصل به آنزيم (ELISA) است كه به عنوان يك سنجش ساندويچي  اجرا مي شود. گرچه، هرچه آناليت كـوچـك تـر شـود، از لحـاظ استقـرار اتمي غير ممكن است كه به طور همزمان با دو آنتي‌بادي پيوند داشته باشد. همچنين، اغلب هاپتن هاي كوچك از سيستم ايمني فرار مي كنند و به دست آمدن آنتي‌بادي هاي خاص از طريق استراتژي هاي ايمني سازي دشوار است. تكنولوژي‌هايي مثل نمايش فَج (خورنده) و نمايش  ايبوزوم به وجود آمده اند تا بر اين مشكلات غلبه كند، اما هنوز جستجو براي يافتن چار چوب مناسبي كه مولكول هاي كوچك را به يك شيوه  خاص تشخيص دهد، ادامه دارد (سيكورتاس گونارسون و همكاران 2004؛ و وگت و اسكرا 2004.) گرچه همانطور كه توضيح داده ايم يك سنجش رقابتي با استفاده از آمپامرها مي تواند يك مولكول كوچك با يك تركيب با وزن مولكولي كم را با حساسيت وتخصيص بالا كشف كند. در سال هاي اخير بسياري آمپتامرها و نيز"آمپتازيم ها( "تركيبي از آمپتامر و ريبوزيم ) به عنوان جانشيني براي كشف مولكول كوچك، به وجود آمده اند (برگ استالر و همكاران 2002؛ فامولك 1999.) در ميـان آن هـا، آمپتـامـرهـايي كه دربرابر مولكول هاي كوچك شناسايي شده اند از كو فاكتورهاي متابوليك مثل فلاوين آدنين دي نولكئوتيد (FAD) كلارك و رمكو 2003؛ رويچود هاري-  سا ها و همكاران 2002)، بيوتين (نكيس و همكاران 2000؛ ويلسون و همكاران، 1998)، ويتامين  12B(لورش و زوستاك 1994؛ سوسمان و همكاران، 1999) واليسيتـورهـايـي مثـل - سيكليك آدنوسين مونو فسفات  )CAMP()نونين - لكومتد و همكـاران، 2001؛ كـوئيـزومـي و بـريكـر 2000)گـرفتـه تـا تـوكسيـن هـا و داروهـايـي مثل آنتي‌بيوتيك ها (گولد و همكاران 1995؛ فامولوك 1999؛ ويلسون و زوستاك 1999.) تجربه ثابت كرد آمپتامرهايي كه دربرابر يك تركيب مولكولي كم وزن به وجود آمده اند نمي‌توانند تركيب مزدوج بر روي سطح يك پروتئين را شناسايي كنند. فرض مي كنيم كه تركيب مزدوج احتمالا  از نظر پنهان شده يا  به دليل زنجيره هاي پروتئين ساختار سه بعدي آن كاملا براي پيوند آمپتامر قابل دستيابي نيست، يا توسط بارهاي الكتريكي مـانـدگـار پـروتئين پوشانده شده است. براي آنكه بتوان آمپتامرها را قادر ساخت در محيط‌هاي مختلف يك تركيب مولكولي كم وزن را شناسايي كنند، لازم است از طريق مراحل و محيط هاي مختلف بر طبق شرايط و برنامه هاي شيميايي پيشين، آمپتامرهاي مطلوب به وجود آيند. نمونه اي از يك آمپتامر كه در برابر يك تركيب مولكولي كم وزن به وجود آمد، آمپتامري است كه آن را با همكاري موسسه مهندسي بيو مديكار فرافهوفر )IBMI( توليد كرديم. آمپتامرهايي در مقابله با عامل سمي ترين هيتروتولوئن )TNT( به وجود آورديم (ا. ارنتريخ- فورستر، د. اورگل، آ. كراوس- گريپ و همكاران، ارائه شده بـراي چـاپ؛ ريمل 2003: ريمل وارنتريخ- فورستر 2004.) اين كار با استفاده از يك رويكرد بيو سنسور زمينه جديد در كاربرد آمپتامر براي تحليل هاي محيطي و كنترل فرايند- شيميايي بوجود آورده است. TNT و به‌خصوص  محصولاتي كه از تجزيه آن به وجــود مــي‌آيــد بـسـيــار سـمــي اســت و تـنـهــا بــا آنتي‌بادي‌هايي  كه ميل تركيبي پايين دارند قابل شـنــاسـايـي هستنـد (مقـدار Kd در مقـايـس ميلـي مـولار تـخـمـيـن زده شـده.) آمـپـتـامرهايي كه در مـقابله باTNA به وجود آمده اند نسبت به آنتي بـادي هـاي مـيـل تـركـيـبـي و قـابـلـيـت تخصيص  بــالاتــري دارنـد، و مـي‌تـوانـنـد در يـك سـيـسـتـم بيوسنسور قابل انتقال به كار روند يكي از دلايلي كه آمپتامرها ميل زيادي براي تركيب با TNT در سنسور دارند، ساختار سه بعدي انعطاف پذير اسيدهاي نوكلئيك است (همزمان و پاتل 2000؛ ريمل 2003.) همچنين سيستم ارائه شده به طور شفاف يك مزيت ديگر آمپتامرها را در مقايسه با مــولـكــول‌هــاي آنـتـي  بـادي پـروتئيـن دار نشـان مــي‌دهـد. آمـپـتـامـرهـا بـا حـلال‌هـاي ارگـانـيـكـي مـطــابــق دارنــد كــه بــراي حـل و آشكـار سـازي مولكول هاي ارگانيك مثل TNT، به آن ها نياز اسـت (بـالـدريـچ و هـمـكاران، 2004؛ اوساليوان 2001؛ ريمل 2003.) آمپتامرهاي ضد TNT، مي تــوانـنــد در بــافــرهـايـي كـه حـاوي مـقـاديـر قـابـل مــلاحـظــه مـتــانــول هـستنـد، بـه وجـود آينـد. در سنجش بيوسنسور به وجود آمده، آمپتامرها با ميل تركيبي زياد، قابليت تخصيص بالايي براي TNT دارند، در حاليكه ماده انفجاري كه از لحاظ ساختاري شبيه آن است يعني N - متيل N- - 2و 4و 6 تترانيترو آنيلين (تتريل) با ميل تركيبي نسبت به آمـپتامرهاي TNT نشان نمي دهند. اصل اندازه گيري بيوسنسور با زمينه فيبر نوري يك سنجش رقـيـب غـيـر مـسـتـقـيـم است. به وسيله يك لوله تشديد كننده نور، يك سيگنال  فلورنس آشكار شـده طـرحي از ساختار تجربي بيو سنسور در شكل 1 نشان داده شده است.
TNT آناليست به شكل كووالانسي به سطح فعال شده (فيبر شيشه اي) سلول سنجش متصل مي شود. آمپتامرهايي كه با دانه هاي فلورسنس و مـيله كاوشگر جفت شده اند، با همديگر وارد سلول سنجش مي شوند. در غياب TNT در ميله كـاوشگر، آمپتامرها با مولكول هاي TNT كه با فيبر شيشه اي جفت شده اند، پيوند مي دهند. نتيجه يك سيگنال قوي فلورسنس بر روي PMT است. در حضور TNT در ميله كاوشگر، تعدادي مولكول هاي آمپتامر به مولكول هاي آزاد TNT ميله متصل مي شوند. اين عمل، مولكول هاي آمپتامر كمتري بر جاي مي گذارد كه با دانه هاي فلورسنس جفت شده و مي توانند به TNT كه به فيبر شيشه اي چسبيده، پيوند بدهند. نتيجه، يك سيگنـال كـاهش يافته فلورسنس بر روي PMT است.

كاربرد آمپتامر در بيو تكنولوژي و دارو سازي 
 ‌شناسايي مولكول كوچك توسط آمپتامرها، اهميت بالايي در بيو تكنولوژي و دارو سازي يـافتـه اسـت. در رشتـه  بيو تكنولوژي، بسياري فرايندها مثل تخمير در بيور آكتورها مي بايست همـواره بـررسـي شـود تـا محصولاتي به وجود آورد كه براي انسان ايمن و شفاف باشد. نكته جـالـب تـوجـه، و ضعيـف متـابـوليـك ارگـانيسـم تـخـمـيــر شــده و حـضــور مـحـصــولات جــانـبـي ناخواسته و نيز تراكم خود محصول است. نتايج تحت بررسي اغلب بايد فورا در دسترس قرار گـيـرنـد تـا در مـورد فـراينـد تصميـم گيـري شـود (هــيــــوئــيــــت و نــبــــه- ون- كـــارون 2004.) بــيـــو سنسورهايي كه مولكول هاي كوچك را بر روي يك زمينه آنزيم دار شناسايي مي كنند، پيش تر به طـور گستـرده بـه كـار گـرفتـه شـده انـد؛ امـا همه مـولكـول هـا داراي يـك سنجـش آنـزيم ساده و خاص نيستند (اينابا و همكاران، 2003؛ زيدان و همكاران 2004.) همانطو ركه در بالا شرح داده شد، بيو‌سنسورهاي مبتني بر آمپتامر مي توانند به گونه اي طراحي شوند كه براي جمع كثيري از مولكول هاي مختلف از يك اصل مشابه استفاده كـنـنــد، بــديــن صــورت پيچيـدگـي انجـام چنيـن ســنــجـــش هـــايـــي كـــاهـــش مــي يــابــد. در عـلــم داروسازي، آمپتامر ها را مي توان براي شناسايي سريع شناسانگرهاي بيماري متابوليك و مطالعه فاميكو سنيتيك داروها و تجزيه محصولاتشان به كاربرد. نمونه اي از مولكول هايي كه معمولا در بـيـمـاري هـاي مـتـابـولـيـك مـتـداول شـنـاخـتـه شده‌اند از اين قرارند: محصولات نهايي گليكو سـيـــلاسـيـــون پـيـشــرفـتــه در بـيـمــاري ديــابــت و سيتـرولنيـاسيـون در رمـاتيسـم مفاصل (احمد و تورنالي 2003؛ روبين و سوندر ستراپ 2004.) گرچه بسياري نشانه هاي بيماري متابوليك مثل فـنيـلالانيـن و تيـروسيـن در فنيـل كتـونـوريـا، بـه تـنـهـايـي بـه عـنـوان جـفت پروتئين شناخته نمي شـونـد، بـلـكـه بايد در محصول شناسايي شوند (ويبـرانـد2004.) دارو تنهـا در مـرحلـه آزمايش بر روي بيمار حائز اهميت نيست. در دارو‌سازي به اصطلاح شخصي (ساخت دارو براي يك بيمار خاص)، پيش زمينه هاي ژنتيكي بيماران بررسي مي شود، زيرا افراد مختلف واكنش هاي مختلفي به تركيبات خاص نشان مي دهند (نيكولوس 2003.) اما به جاي آن‌كه فقط براي اطلاعات ژنتيكي تكيه شود، بررسي نتيجه كار و مشتقات خود داروي به كار رفته حتي مهم تر است. علاوه بر شناسايي ساده مولكول هاي كوچك، آمپتامرها به شكل ريبو سوييچ به كار مي روند تا فعاليت انتقالي و تكثيري دربافت طبيعي كنترل شود. در زمينه بيوتكنولوژي اين مسئله در مواردي به كار مي رود كه بيان مشخص و كنترل شده چندين ژن به طور همزمان اهميـت داشتـه بـاشد. تا كنون، بيان ژن مشابه ميكروبي عمدتا توسط الگوي اوپرون كلاسيك تنظيم شده، با استفاده از مولكول هاي بازدارنده اي كه موادي چون ايزوپروپيل B - D - - تيو گالا كتو پيرا نويسد  )IPTG(،آرابينوس و تتراسايكلين آن ها را تحريك مـي‌كننـد (لـوتـز و بـويارد 1977)ريبو سوييچ هاي مهندسي شده، عناصر تنظيم كننده اضافه‌اي تهيه مي كنند كه بالعكس توسط مواد بي اثري چون تئو فيلين و مالا شيت سبز كنتـرل مـي شـونـد (گـريـت و ويلسـون 2001؛ سـوئـس و همكاران 2004.) كشف ريبو سوييچ‌هاي طبيعي در ارگانيسم هاي ايكاريوتي به مسير مشابه مهندسي تنظيم ژن در سلول هاي بالاتر اشاره دارد (كوبودرا و همكاران، 2003؛اومس و همكاران 2003.) اين پيشرفت ها نشان مي دهد كه طيف كاربردهاي آمپتامرها هنوز بايد رشد كند. اكتشافات آينـده در زمينـه مـولكـول هاي RNA در بافت طبيعي، مثل دخالت RNA، به مجموعه چيزهايي كه در زمينه RNA منهدسي شده از جمله عناصر آمپتامر، بايستي پيشرفت كند، افزوده مي شود. به دليل عملكرد عالي آمپتامرها در سنجش مولكول كوچك در مقايسه با سنجش هاي ايمني متداول، اميدواريم بيوسنسورهاي مبتني بر آمپتامرها به طرز روبه رشدي نه تنها در بررسي توكسين (سم) محيط و غذا قابل كاربرد باشند، بلكه در بسياري كاربردهاي دارويي و بيو تكنولوژيك  قابل استفاده باشند 

برخي از منابع‌:
1-Ahmed N, Thornalley PJ (2003) Quantitative screening of protein biomarkers of earlyglycation, advanced glycation, oxidation and nitrosation in cellular and extracellular proteins by tandem mass spectrometry multiple reaction monitoring. Biochem SocTrans 31:1417-1422
2-AltriaKD, ElderD(2004)Overview of the status and applications of capillary electrophoresis to the analysis of small molecules. J Chromatogr A 1023:1-14
3-Aurup H, Williams DM, Eckstein F (1992) 2_-Fluoro- and 2_-amino-2_-deoxynucleoside
5_-triphosphates as substrates for T7 RNA polymerase. Biochemistry 31:9636-9641
4-Baldrich E,Restrepo A,O'SullivanCK(2004)Aptasensor development: elucidation of critical
parameters for optimal aptamer performance. Anal Chem 76:7053-7063
5-Bock LC, Griffin LC, Latham JA, Vermaas EH, Toole JJ (1992) Selection of single-stranded
DNA molecules that bind and inhibit human thrombin. Nature 355:564-566
6-Breaker RR (2002) Engineered allosteric ribozymes as biosensor components. Curr Opin
Biotechnol 13:31-39
7-Breaker RR (2004) Natural and engineered nucleic acids as tools to explore biology. Nature
432:838-845
8-Brody EN, Gold L (2000) Aptamers as therapeutic and diagnostic agents. J Biotechnol
74:5-13
9-Bruno JG, Kiel JL (2002) Use of magnetic beads in selection and detection of biotoxin
aptamers by electrochemiluminescence and enzymaticmethods. Biotechniques 32:178-
80, 182-183
10-Burgstaller P, Jenne A, BlindM(2002)Aptamers and aptazymes: accelerating small molecule
drug discovery. Curr Opin Drug Discov Devel 5:690-700
11-Chelliserrykattil J, Ellington AD (2004) Evolution of a T7 RNA polymerase variant that
transcribes 2_-O-methyl RNA. Nat Biotechnol 22:1155-1160

منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۱۲۳