非キレート化ガドリニウム（III）のためのアプタマーベースのセンサー

技術固有の感度によって制限され、臨床診断、磁気共鳴イメージング（MRI）の重要性の高まりは、新規ガドリニウムベースの造影剤^（GBCAs）1の開発の研究の急速な成長をもたらしました。 GBCAsは、画像品質を改善するために投与される分子であり、それらは、典型的には、多座配位子に配位価のガドリニウムイオン（Gdの^3+）の化学構造を有します。非キレートのGd ^3+は有毒であるように、この複合体形成は極めて重要です。それは、腎疾患または障害²と一部の患者における腎性全身性線維症の発症に関与しています。その結果、水性の遊離イオンを検出することがGBCAsの安全性を確保することに尽力しています。 GBCAソリューションの非キレート化のGd ³⁺の存在は、多くの場合、リガンドとイオン、複合体の解離、またはdisplacemen間の不完全な反応の結果であります他の生物学的金属カチオン³によってトン。

現在のGd ^3+、汎用性および適用⁴の観点で最も高いクロマトグラフィーおよび/または分析のランクに依存するそれらの存在を決定するために使用されるいくつかの技術のうち。それらの長所の中でも、高感度および精度、（リストを、複数のGd ³⁺複合体の同時定量（ヒト血清^5、尿及び毛髪^6、廃水^7、及び造影剤配合物^8を含む） ^は 、種々のサンプルマトリックスを分析する能力であります研究の2013年前にはTelgmann ら ^）4により包括的なレビューに記載されています。唯一の欠点は、これらの方法のいくつかは、いくつかの研究室がアクセス権を持っていないかもしれません（そのような誘導結合プラズマ質量分析など）計測器^4を必要とすることです。研究や概念実証レベルでの新たなGBCA発見の文脈の中で、ARelativelyより、便利で迅速、かつ費用対効果の高い分光ベースの方法は、（例えば、UV-可視吸収または蛍光のような）価値のある代替物として機能することができます。心の中でこれらのアプリケーションでは、水のGd ³⁺のための蛍光アプタマーベースのセンサは^9を開発しました。

アプタマー（GD-アプタマー）が指数関数的濃縮^（SELEX）9によるリガンドの系統的進化の過程を経て単離した塩基の特定の配列を有する44塩基長の一本鎖DNA分子です。蛍光センサーにアプタマーを適応させるために、フルオロフォアは、その後13相補的塩基（ 図1）を介して急冷ストランド（QS）とハイブリダイズされた鎖の5 '末端に結合しています。 QSは、3 '末端ダーククエンチャー分子でタグ付けされています。 Gd ³⁺の非存在下では、1からなるセンサ（GD-センサー）：それぞれのGd-アプタマーとQSの2モル比は、最小の蛍光発光によるTを有していますクエンチャーへのフルオロフォアからOエネルギー移動。水性のGd ³⁺を添加すると、蛍光発光の増加をもたらす、のGd-アプタマーからQSを置換します。

フルオレセイン（蛍光団）とダブシルでタグ付けされた13塩基長の消光ストランド（QS）でタグ付けされた44塩基長のアプタマー（GD-アプタマー）（ダーククエンチャー）で構成され 、図1 のセンサ（GD-センサー） 。非キレート化のGd ³⁺の非存在下では、センサの蛍光は最小です。 Gd ³⁺を添加し、QSの変位が発生し、蛍光発光の増加が観察されます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

検出のための1つの一般的に使用される分光ベースの方法は、現在ではあり水性のGd ^3+をる。このアッセイは、イオン¹⁰にキレート化時に433から573 nmの最大吸収波長のシフトを起こす分子キシレノールオレンジを使用しています。これら二つの吸光度最大値の比率は、非キレート化のGd ³⁺の量を定量するために使用することができます。 2つの方法は、標的選択性、定量の線形範囲は、検出様式（例えば、pH及び使用する緩衝液の組成など）は、異なる反応条件を有するようにアプタマーセンサーは、キシレノールオレンジアッセイに代わるもの（これも相補的であってもよい）であります^9。