恶性肿瘤是当今危害人类健康最严重的疾病之一。在当今各种肿瘤治疗策略中,基因治疗是一种被寄予厚望的治疗方法。基因治疗需要将治疗基因有效的传递至特定的细胞中发挥治疗效果,因此安全有效的基因传递载体在基因治疗中具有重要的意义。在本论文的研究中,设计并制备了一系列用于递送基因编辑质粒的功能化载体。递送载体由天然高分子及其衍生物和无机组分如碳酸钙、磷酸钙等组成,所有组分均具有良好生物相容性、理想生物降解性、无免疫原性和良好的安全性。这些基因递送载体可高效将基因编辑质粒传递到靶向的肿瘤细胞,并通过基因编辑逆转肿瘤细胞恶性。第一章中,对目前基因传递载体和基因编辑方法的研究现状进行了简要介绍,着重介绍了用于基因传递的非病毒载体、提高肿瘤细胞摄取效率的功能化基团以及CRISPR/Cas9基因编辑技术。第二章中,设计、制备了基于高分子/无机杂化纳米粒子的双靶向递送系统用于原位检测基因编辑和相关蛋白表达,通过共沉淀将用于敲除CDK11的CRISPR-Cas9质粒包封在由鱼精蛋白、碳酸钙和磷酸钙组成的递送系统的核心中,并将羧甲基壳聚糖（CMC）的功能化衍生物（键接适配子的羧甲基壳聚糖（ACMC）和键接生物素的羧甲基壳聚糖（BCMC））通过静电作用结合在纳米载体表面上以形成双靶向传递体系。双靶向体系可以将CRISPR-Cas9质粒传递到肿瘤细胞的细胞核中,实现高效的基因编辑,从而实现CDK11蛋白显着降低（>90%）,同时显着下调肿瘤发展中涉及的其他蛋白。使用该双靶向递送体系可以有效地将分子信标递送到编辑的细胞核中,可以实现原位检测相关蛋白的m RNA水平。制备的双靶向传递体系可以同时实现有效的基因编辑和相关蛋白表达的原位检测。第三章中,制备了通过自组装引入功能多肽的功能化传递系统用于调控细胞行为、抑制肿瘤发展及逆转肿瘤免疫抑制。传递系统中,敲除CDK11基因的CRISPR基因编辑质粒与鱼精蛋白复合,然后通过由穿膜肽（KALA）和键接AS1411适配子的羧甲基壳聚糖组成的多功能外层修饰该复合物。制备的多功能纳米粒子凭借着KALA优越的细胞穿透能力和内含体逃逸性能以及AS1411对肿瘤细胞膜和细胞核靶向能力表现可将质粒传递高效到细胞核。纳米粒子介导的基因编辑有效的抑制了CDK11蛋白的表达,从而显著下调肿瘤发展和转移相关蛋白MMP-9和VEGF,上调肿瘤抑制蛋白p53。尤为重要的是在基因编辑后免疫相关蛋白的检测结果表明Fas、CD80、MICA和HLA-1的表达被上调而CD47和MUC1的表达则受到抑制,证明基因编辑传递系统在逆转肿瘤的免疫抑制和预防肿瘤发展方面都非常有效。第四章中,制备了双适配子修饰的基因编辑递送系统用于有效逆转肿瘤恶性化。纳米载体的核心部分由CRISPR-Cas9质粒、鱼精蛋白和碳酸钙组成,键接适配子的肝素衍生物修饰在纳米载体的外层。由于MUC1特异性适配子与肿瘤细胞中过表达的粘蛋白1（MUC1）之间的高亲和力以及AS1411与肿瘤细胞及细胞核表面的核仁素的相互作用,纳米载体可以靶向肿瘤细胞及细胞核并高效敲除编码粘着斑激酶（FAK）的蛋白络氨酸激酶2（PTK2）基因。递送系统介导的基因编辑可以有效地调节细胞行为并以此逆转肿瘤细胞的恶性化。基因编辑细胞中上调的p53、p16、p21、E-cadherin、CD80、MICA、MICB和Fas,以及下调的MMP-9、Vimentin、VEGF、TGF-β、CD47和CD133表明基因编辑系统可以抑制肿瘤细胞生长,预防肿瘤侵袭和转移,逆转肿瘤诱导的免疫抑制,抑制肿瘤细胞干性。更重要的是编辑后的细胞可以在继续传代培养后维持编辑后调节的细胞功能。第五章中,构建了多肽及适配子修饰的多功能递送载体,并研究了其诱导细胞凋亡的分子机制。递送系统中,敲除FAK的Cas9/sg RNA质粒在Ca2+存在下被鱼精蛋白压缩形成纳米粒子的核心,其通过键接NLS多肽的海藻酸和键接AS1411适配子的海藻酸进一步修饰。在核定位信号肽（NLS）以及AS1411适配子对肿瘤细胞膜和细胞核上表达的核仁素特异性亲和力的作用下,递送载体可以特异性地将质粒递送至肿瘤细胞的细胞核中以敲除络氨酸激酶2（PTK2）并下调粘着斑激酶（FAK）。基因编辑引发产生的肿瘤细胞凋亡是线粒体依赖性的,并且其中FAK的敲除导致肿瘤细胞中PI3K/AKT信号通路的活性下调。同时,通过基因编辑实现对参与肿瘤进展的各种蛋白质的调节,上调抑制肿瘤发展的E-cadherin、下调促进肿瘤发展的MMP,Vimentin和VEGF。体系对抑制肿瘤发展具有理想效果,划痕实验和Transwell实验证实基因编辑系统可以有效地抑制编辑细胞中的肿瘤侵袭和转移行为。