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核酸适体是通过指数富集的配体系统进化技术(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment,SELEX)在体外筛选得到的可以特异性结合靶标分子的寡核苷酸序列。核酸适体的高特异性、高亲和力、易细胞内化和良好的组织渗透能力等优势,使其在肿瘤诊断和治疗领域有较大的应用潜力。其中,通过多样化的连接子(Linker)将核酸适体与药物分子偶联而构建的核酸适体偶联药物(Aptamer-Drug Conjugates,Ap DCs)既可以提高药物分子的生物相容性,又可以增强药物分子靶向递送能力,降低药物分子毒副作用。这些优势使核酸适体偶联药物在近年来得到快速地发展,且有望成为癌症治疗中最有吸引力的靶向药物之一。然而,目前关于连接子在核酸适体偶联药物的抗癌过程中发挥的作用的研究还比较少,尤其是通过自动化、模块化合成的核酸适体偶联药物。因此,我们分别以常用的固相合成、液相偶联方法为基础构建含有不同连接子的核酸适体偶联药物,并以此为靶向药物递送模型来探究不同连接子的核酸适体偶联药物对药物释放和细胞毒性等方面的影响。具体研究内容如下:(1)含有不同连接子的核酸适体偶联药物的设计、合成及其药物释放机制研究。首先分别通过固相合成、液相偶联的方法设计合成含有不同连接子的核酸适体偶联药物:直接通过固相合成技术高效地构建含有磷酸二酯键的核酸适体偶联药物(Con-1);先通过固相合成技术合成两条5’端分别修饰巯基和氨基的核酸适体(NH2-Sgc8c和SH-Sgc8c),再通过液相偶联分别形成含有二硫键连接子的核酸适体偶联药物(Con-2)和含有氨基甲酸酯键连接子的核酸适体偶联药物(Con-3)。然后在此基础上探讨含有不同连接子的Con-1、Con-2和Con-3的药物释放机理,研究表明,Con-1可以同时响应磷酸二酯酶(PDE I)和还原性谷胱甘肽(GSH);Con-2只能响应还原性谷胱甘肽;Con-3不能还原性谷胱甘肽。基于此,我们进一步设计了含有磷酸二酯键的Xq-2d-CA4偶联物和TCO1-CA4偶联物,很好地验证了这种磷酸二酯酶和还原性谷胱甘肽的双重响应模型的通用性。(2)Con-1、Con-2和Con-3在复杂体系中的药物释放机制研究。我们分别考察了Con-1、Con-2和Con-3在血清稳定性、细胞内化能力和细胞毒性等方面的作用效果。结果表明,相比于核酸适体Sgc8c,药物分子的化学修饰能有效限制了核酸酶对末端药物碱基的识别及切割作用,从而提高了Con-1、Con-2和Con-3的稳定性;同时,Con-1、Con-2和Con-3这三种核酸适体偶联药物也不影响核酸适体靶向能力和细胞内化能力。细胞毒性研究结果表明,由于这种同时响应磷酸二酯酶和还原性谷胱甘肽的双重响应,Con-1比Con-2和Con-3展现出更强的抑制人结直肠癌细胞细胞(HCT116)增殖的能力。此外,含有磷酸二酯键连接子的Xq-2d-CA4和TCO1-CA4偶联物分别以更高效的作用诱导胰腺癌细胞(K562)和B淋巴细胞癌细胞(Ramos)的凋亡,很好地验证了这种含有不同连接子的核酸适体偶联药物的在靶细胞毒性上的差异具有通用性。上述关于不同合成方法和连接方式构建的含有不同连接子的核酸适体偶联药物的系列研究将有助于我们更好的理解核酸适体偶联药物的药物释放机制,同时也有利于我们开发出更高效的靶向治疗策略。