靶向递送材料的开发在肿瘤治疗领域中被认为是提高疗效和减少副作用的有前途的策略。适配体在药物研发和临床中具有广阔的应用前景,可以被用作一类新的靶向配体材料。针对目前肿瘤膜蛋白标志物的特异适配体非常有限,及靶向递送小分子药物困难的挑战,本文聚焦于筛选与特定靶标膜蛋白结合的适配体,并将其用于向癌细胞靶向递送小分子药物,从而提高药物的靶向性和治疗效果,同时减少对健康组织的损害。本研究以构建的稳定高表达靶蛋白的工程化细胞系为筛选目标,使用Cell-SELEX技术筛选靶向CD133和Trop2的高特异性和亲和力的适配体,这两种肿瘤特异膜蛋白在各种类型的癌细胞中均呈现高表达;获得优化的适配体后,将之与小分子药物结合,制备出具有肿瘤靶向性的治疗材料。本文的主要研究内容如下:1.CD133是诸如结肠癌等多种肿瘤的重要的生物标志蛋白,是肿瘤诊断和靶向肿瘤干细胞治疗策略极具吸引力的靶点之一。本项研究基于指数富集的配体系统进化技术(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment,SELEX)筛选与CD133特异结合的DNA适配体,使用稳定高表达CD133膜蛋白的工程化细胞系作为筛选靶标,通过10轮Cell-SELEX,获得与CD133高表达工程化细胞系具有纳摩尔级亲和力的DNA适配体;且获得的适配体能与各种类型的过表达CD133的肿瘤细胞系特异地结合。新发现的DNA适配体具有用作CD133相关细胞的鉴定和疾病诊断的分子工具的潜力,也可以用于靶向CD133的治疗策略的开发。将CD133适配体负载化疗药物阿霉素Dox将其递送至结肠癌细胞,从而创建了一种新型靶向递送材料。适配体Cs5与阿霉素形成的嵌合体对高表达CD133的结肠癌细胞具有优异的靶向能力,能够选择性地杀伤结肠癌细胞,同时在体内外都表现出较好的肿瘤杀伤效果,且对正常细胞和组织具有较低的毒性。由于CD133在多种类型的肿瘤中均呈现高表达,CD133适配体这一新型靶向配体材料可以将药物精准递送至肿瘤细FG-4592细胞培养胞,有望在降低对正常细胞及组织损害的情况下,增强疗效,为开发更有效的肿瘤治疗方案提供了新的思路。2.Trop2是一种在广泛恶性肿瘤中均呈现高表达的跨膜蛋白,也代表了结肠癌有前景的新治疗靶点。本研究通过基于稳定高表达Trop2的工程化细胞为靶标的Cell-SELEX技术筛选Trop2特异性DNA适配体,经表征优化获得Trop2适配体后,将其与高毒性药物美登素衍生物DM1偶联以构建结肠癌靶向材料。适配体与药物的结合策略多数是利用传统的化疗药物阿霉素通过化学偶联或嵌入到适配体上,适配体VX-661与其它剧毒小分子化合物连接的研究相对较少。适配体Apt20s2与DM1化学偶联产生了高效的细胞毒性剂,对结肠癌细胞HT29产生较强的细胞毒性作用而对正常肠上皮细胞HIEC的生长存活影响较小。经体内实验表征,适配体与DM1的偶联体可以抑制人结肠癌异种移植小鼠肿瘤模型的肿瘤生长,且对DM1产生的肝脏毒性具有相对减轻的效果,表明基于Trop2适配体的新型肿瘤靶向材料具有广泛的应用前景。综上所述,本研究通过基于工程化细胞的Cell-SELEX技术筛选获得了具有高Symbiotic relationship特异性和高亲和力的靶向CD133和Trop2的适配体;并将这两种靶向配体分子分别与小分子药物结合,从而将小分子药物精确地靶向递送到结肠癌细胞中,实现了对肿瘤细胞高效、精准地杀伤。本研究为肿瘤精准治疗领域的发展提供了新的分子工具。