万亿随机分子池里的达尔文竞技场:艾灵顿与绍斯塔克开创 SELEX 适配体进化
1990 年 8月30日 · 10的14次方级高多样性随机单链 RNA 文库、硝酸纤维素吸附过滤片与反转录 PCR 扩增仪
你知道吗?
只要样本库的基数跨越千亿级别,概率与竞争便能瞬间跨越上帝造物的亿万年鸿沟。
在传统生物化学观念中,精准识别人类抗原或有机小分子立体异构体的任务是高度折叠的抗体蛋白质的专属特权,核酸分子只是被动记录信息的无趣胶带。1990年哈佛医学院的安德鲁·艾灵顿与杰克·绍斯塔克打破了这一思维定势。他们利用DNA合成仪,合成了两端具有固定引物结合区、中间包含数十个纯随机碱基的寡核苷酸单链库,其分子多样性高达惊人的10的14次方种不同序列!
研究人员将这些单链RNA文库倒入含有特定靶标分子(如小分子染料 Cibacron Blue)的结合缓冲液中,使其自发折叠出千奇百怪的假结、三螺旋和四链体三维口袋。随后将混合液强力冲洗穿过硝酸纤维素滤膜:绝大多数无法结合靶标的平庸序列瞬间流穿被弃,唯有极个别折叠构象能以纳米级亲和力咬死靶标的幸运分子被紧紧锁在滤膜上。
用高盐或热变性洗脱下这些微量赢家后,利用反转录酶将其还原为cDNA,并通过PCR进行指数级扩增作为下一轮竞争池。历经数轮残酷的结合-洗脱-扩增体外进化循环,原本平庸的核酸池演化为纯度极高、亲和力媲美单抗的“核酸适配体”,体外定向进化宣告诞生。