CE‑SELEX 技术原理、筛选难点与适配体开发应用

一、介绍

适配体是通过SELEX体外筛选得到的单链 DNA/RNA 分子，依靠高级空间结构特异性识别靶标。传统磁珠SELEX需要将靶标固定在固相载体，固定修饰可能改变靶标天然构象，引入固相基质带来的筛选偏差，筛选周期普遍较长^[1]。CESELEX在2004年被正式建立，把毛细管电泳作为分离手段，全部结合反应在自由溶液中完成，规避靶标固定带来的构象干扰，仅少数筛选轮次即可获得高亲和力适配体，是非固定化SELEX的代表性技术^[2]。

二、CESELEX 技术原理与实验流程

随机核酸文库与靶标液相孵育，部分适配体折叠结合靶标形成复合物；通过毛细管电泳依据荷质比差异，分离游离核酸与靶标 - 适配体复合物；收集复合物核酸并 PCR 扩增更新文库，经多轮循环富集，最终获得高特异性适配体序列^[3]。

完整实验流程分为五个环节：

1. 液相孵育：核酸文库与靶标在生理兼容缓冲液中孵育，保证靶标与核酸均处于天然构象；

2. 毛细管电泳分离：将混合样品进样至毛细管电泳系统，施加电压，依据迁移行为区分游离核酸与靶标‑适配体复合物；

3. 组分收集：根据电泳图谱，精准收集结合靶标的适配体复合物组分，舍弃未结合核酸组分；

4. 文库扩增：回收收集组分内的核酸，PCR 扩增制备单链核酸文库，进入下一轮SELEX筛选；

5. 测序：CE‑SELEX完成后开展 NGS 高通量测序，筛选候选适配体。

三、技术优势与现存难点

1.技术优势

①无需靶标固定，全部反应在自由溶液进行，最大程度保留靶标天然构象^[1]。

②筛选效率高，CE‑SELEX一般仅需1‑4轮，显著缩短适配体研发周期。

③毛细管电泳分离分辨率高，可以有效区分微弱迁移差异，有利于富集高亲和力适配体。

④体系灵活，筛选缓冲液可模拟生理条件，适合蛋白等大分子靶标适配体开发。

2.主要难点

①首先，毛细管电泳进样体积很小，文库总序列量受限，会损失部分稀有高亲和力适配体序列。

②该技术更适合蛋白等大分子靶标；小分子靶标结合后迁移偏移微弱，很难实现有效分离，不适合小分子筛选。

③电泳缓冲液pH、离子强度、毛细管涂层条件，都会直接影响分离效果，参数调试工作量大。

④复合物收集窗口很难精准把控，收集偏差会直接造成SELEX富集失败；同时PCR扩增依然存在扩增偏好性风险。

四、CE-SELEX技术主流应用场景

1.生物标志物蛋白适配体开发

CE-SELEX适合各类肿瘤标志物、炎症因子、酶类蛋白靶标。依托自由溶液筛选优势，获得的适配体识别蛋白天然构象，可用于构建荧光、电化学生物传感检测平台，服务体外诊断试剂前期开发。

2.靶向拮抗分子与药物先导开发

CE-SELEX筛选得到的适配体可结合蛋白活性位点，作为蛋白拮抗分子，用于靶点功能抑制研究；也可作为靶向引导元件，用于药物递送体系研发，为临床前分子开发提供候选工具。

3.复合 SELEX 联合筛选

CE-SELEX常作为初筛手段，先获得一批液相条件下高亲和力适配体，再结合 CellSELEX开展细胞层面筛选，兼顾液相亲和力与细胞表面识别能力，解决单一筛选模式的局限性^[4]。

4.分子互作基础研究

CE-SELEX筛选过程本身可同步获取结合动力学信息，筛选得到的适配体可作为分子探针，用于蛋白核酸相互作用、蛋白构象相关的基础生化研究。

五、天津卡梅德生物CESELEX 相关技术服务

1. 方案定制：

设计 CE‑SELEX 整体实验方案，优化反应体系参数与筛选轮次；针对部分项目，可提供 CE‑SELEX 与其他 SELEX 技术联用的组合筛选策略。

2.CESELEX 筛选：

完成文库液相孵育、毛细管电泳分离、靶标‑适配体复合物的精准收集、核酸回收及文库扩增，开展多轮 SELEX 富集。

3.高通量测序解析：

对每一轮富集文库进行 NGS 测序，分析序列丰度与保守基序，筛选候选适配体

4.活性验证：

合成候选适配体，利用 SPR、MST 等技术检测其在液相环境下的亲和力与特异性。

5.样品交付：

提供完整实验报告、测序原始数据以及合成的适配体样品，为诊断开发、药物研发、基础科研项目提供支撑。

FAQs

Q：CE‑SELEX 经过多轮筛选文库出现富集信号，但候选适配体对靶蛋白亲和力很差，主要是什么原因？

解答:

①毛细管电泳收集窗口设置不当，收集组分混入大量未结合游离核酸，造成文库假富集，并非真实适配体序列得到富集。

②PCR 扩增偏好性，部分非特异序列扩增效率更高，在SELEX循环中被不断放大。

③靶标浓度设置不合理，过高靶标浓度富集大量弱结合序列，液相验证亲和力不足。

④电泳缓冲环境与后续验证缓冲条件差异大，改变适配体折叠构象，破坏复合物结合。应对方案需要校准电泳收集窗口，设置 PCR 对照，合理控制靶标浓度，筛选与验证保持缓冲体系一致。

参考文献：

[1] Chinchilla-Cárdenas DJ, Cruz-Méndez JS, Petano-Duque JM, et al. Current developments of SELEX technologies and prospects in the aptamer selection with clinical applications. J Genet Eng Biotechnol. 2024;22(3):100400. doi:10.1016/j.jgeb.2024.100400

[2] Zhuo Z, Yu Y, Wang M, et al. Recent Advances in SELEX Technology and Aptamer Applications in Biomedicine. Int J Mol Sci. 2017;18(10):2142. Published 2017 Oct 14. doi:10.3390/ijms18102142

[3]Hu YY, Yang G, Qu F. Se Pu. 2025;43(4):297-308. doi:10.3724/SP.J.1123.2024.04012

[4]Uemachi H, Kasahara Y, Tanaka K, Okuda T, Yoneda Y, Obika S. Hybrid-Type SELEX for the Selection of Artificial Nucleic Acid Aptamers Exhibiting Cell Internalization Activity. Pharmaceutics. 2021;13(6):888. Published 2021 Jun 15. doi:10.3390/pharmaceutics13060888