Ученые создали платформу SPARK-seq для открытия аптамеров и профилирования кинетики

Белки на поверхности клеток являются критически важными терапевтическими мишенями и играют ключевую роль в клеточной коммуникации, передаче сигналов и гомеостазе. Однако разработка высокоаффинных зондов, таких как аптамеры, против этих мишеней затруднена низкой пропускной способностью методов и отсутствием нативных конформаций белка.

Spark-seq для открытия аптамеров и дизайна вариантов. Автор: Science (2026). DOI: 10.1126/science.adv6127

Платформа SPARK-seq и её возможности

В исследовании, опубликованном в журнале Science 1 января, научная группа под руководством профессоров Тань Вэйхуна и У Цинь из Ханчжоуского института медицины (HIM) Китайской академии наук разработала мультимодальную платформу под названием SPARK-seq. Это новаторская платформа для крупномасштабного систематического изучения взаимодействий аптамер-мишень.

SPARK-seq объединяет генетические пертурбации на основе CRISPR, мультиомику единичных клеток и профилирование аптамеров на основе последовательностей. Она позволяет проводить высокопроизводительное картирование аптамеров в их нативных клеточных контекстах, одновременно профилируя генетические пертурбации, экспрессию генов и связывание белков в одной клетке. Это создает прямую связь между открытием лигандов и функциональной геномикой, позволяя идентифицировать связывающие молекулы даже для низкоэкспрессируемых или конформационно-чувствительных мишеней.

Ключевые результаты и значение для медицины

Используя мультиплексированный пул нокаутов CRISPR для 13 поверхностных белков и вычислительный конвейер SPARTA, исследователи проанализировали более 8000 единичных клеток. Они идентифицировали 5535 последовательностей аптамеров, нацеленных на восемь различных белков, включая PTK7, CDCP1 и семейство PTPR.

Способность в больших масштабах определять кинетические профили является ключевым прорывом этой платформы. Было обнаружено, что SPARK-seq предпочтительно обогащает аптамеры с медленными скоростями диссоциации, что является жизненно важным свойством для диагностической и терапевтической эффективности. Более того, модуль глубокого обучения SPARTA достиг 97% точности в прогнозировании последовательностей, связывающихся с мишенью, и успешно генерировал функциональные варианты с оптимизированной кинетикой.

Преобразуя миллионы событий связывания в высокоразмерные данные секвенирования, SPARK-seq представляет собой надежную платформу для «аптомики», которая ускоряет рациональный дизайн высокоспецифичных молекулярных инструментов и прокладывает путь к передовой прецизионной медицине и таргетной доставке лекарств.

Больше информации: Guoyan Luo et al, SPARK-seq: A high-throughput platform for aptamer discovery and kinetic profiling, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adv6127

Источник: Chinese Academy of Sciences