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肿瘤是威胁人类健康的重大疾病。目前肿瘤治疗是以小分子化药为主,存在着显著的毒性、耐药性等不良反应。有研究表明多肽类药物具有毒性低、靶向明确、生物利用度高等优点,为抗肿瘤药物的研发提供了新的方向。致癌因子STAT3信号的抑制蛋白是由抑癌基因PIAS3编码的,能发挥显著的抑癌作用。本实验室前期研究结果表明,多种人类肿瘤细胞表达一种缺失87-121位氨基酸的短型PIAS3剪接异构体,失去了对肿瘤的抑制功能。PIAS3两种异构体的差异序列PIAS3-deta段是PIAS3发挥STAT3/AR信号抑制的关键结构域。这些结果暗示此差异肽段PIAS3-deta作为抗肿瘤药物研发新途径的可能性。本论文中,我们利用合成肽技术合成了PIAS3第87-121位（PIAS3-deta）共35个氨基酸的多肽（命名为PIAS3-deta肽）,通过细胞学实验研究PIAS3-deta肽对肿瘤细胞的抑制特点,筛选出对其敏感的多种肿瘤细胞;证明其抗肿瘤的广谱性,揭示其最小功能域。本研究通过三种动物模型证明了PIAS3-deta肽对体内多种肿瘤的抑制效应并找到合适的体内用药浓度;而且特别设置了顺铂化药作为对照组,突出了此肽类药物在动物模型体内无毒害、具有安全性的特点;为此肽类药物具有深度研发的科学价值和经济价值提供了理论依据。首先,我们研究PIAS3-deta肽对肿瘤细胞增殖的抑制作用。MTT法检测PIAS3-deta肽和对照肽对人类11种肿瘤细胞以及两种正常细胞的作用效果,发现不同浓度的对照肽对肿瘤细胞无杀伤作用,而PIAS3-deta肽显著地抑制了各种肿瘤细胞的生长,作用浓度为10-3g/L（0.228uM）时即呈现广谱的抗肿瘤效果,特别是通过与化药顺铂的比较表明,PIAS3-deta肽特异性地抑制肿瘤细胞生长,并且对两种正常细胞无抑制作用,而顺铂对肿瘤和正常细胞都有显著的抑制作用,暗示了PIAS3-deta肽类药物的安全性。进而,我们比较了PIAS3-deta（1-35aa）肽以及四种不同截短型PIAS3-deta肽对肿瘤细胞的抑制作用,以寻找PIAS3-deta抑癌作用的最小功能域。我们发现与对照肽和四种不同截短型的多肽相比PIAS3-deta（1-35aa）肽对11种肿瘤细胞的抑制作用均显著高于截短型PIAS3-deta肽,提示了全长35aa对于此肽的抑癌效应是必不可少的。STAT3信号的异常活化与肿瘤发生发展的各个环节密切相关。我们研究PIAS3-deta肽对肿瘤细胞周期的影响和STAT3信号的抑制作用。流式细胞术检测PIAS3-deta肽对人前列腺癌DU145细胞、人转移性乳腺癌MDA-MB-231细胞周期的影响,发现PIAS3-deta肽可以使两种肿瘤细胞阻滞在S期。我们进一步研究PIAS3-deta肽对STAT3信号通路的影响。双荧光素酶报告基因实验发现,PIAS3-deta肽能够抑制STAT3转录活化STAT3-Luc荧光素酶报告基因的转录活性。Western-Blot实验表明,PIAS3-deta肽下调P-STAT3的表达;与此同时,与对照肽相比,PIAS3-deta肽下调了STAT3信号靶基因cyclinD1、BCL-2、PCNA、c-myc、survivin的表达;说明PIAS3-deta肽抑制STAT3信号通路发挥抗肿瘤作用。在体外实验证明PIAS3-deta肽广谱抗肿瘤效应的基础上,我们通过三种动物模型探讨了PIAS3-deta肽的体内抗肿瘤效应、用药剂量和安全性。首先,利用四种鼠肿瘤细胞荷瘤模型实验,我们摸索了PIAS3-deta肽体内抗肿瘤效应的有效剂量。将鼠前列腺癌RM1细胞、鼠乳腺癌4T1细胞、鼠肺癌LLC细胞、鼠黑色素瘤B16细胞移植白鼠,每点注射1×107个细胞,8天后荷瘤,肿瘤大小0.2cm3,使用1mg/kg、3mg/kg和10mg/kg这三种剂量PIAS3-deta肽以及10mg/kg对照肽,分别腹腔注射白鼠,每周注射两次,共36天。结果显示,10mg/kg的PIAS3-deta肽组肿瘤明显小于对照肽组,而1mg/kg和3mg/kg的PIAS3-deta肽组的肿瘤大小与对照组无明显差别。这说明PIAS3-deta肽在体内抑制肿瘤生长的有效剂量约为10mg/kg。进而,利用三种人肿瘤细胞（胃癌SGC-7901细胞、前列腺癌DU145细胞、乳腺癌MDA-MB-231细胞）裸鼠荷瘤模型,我们验证了10mg/kg的PIAS3-deta肽在裸鼠体内的有效性。我们将人肿瘤移植到裸鼠身上,每点注射1×107个细胞,10天后荷瘤,肿瘤大小0.2cm3,使用10mg/kg的PIAS3-deta肽以及对照肽,分别腹腔注射裸鼠,每天一次,共30天。结果显示,10mg/kg的PIAS3-deta肽注射组肿瘤明显小于对照肽组。这证明了10mg/kg的PIAS3-deta肽体内拮抗人类肿瘤的有效性。在此基础上,利用另外三种人肿瘤细胞（肝癌HEPG-2细胞、黑色素瘤A375细胞、非小细胞肺癌A549细胞）裸鼠荷瘤模型实验,我们检测了PIAS3-deta肽的安全性。我们将肿瘤细胞每点1×107个注射裸鼠,13天后荷瘤,肿瘤大小0.2cm3,使用3mg/kg、10mg/kg和30mg/kg这三种剂量的PIAS3-deta肽,设置化疗药物顺铂两组作为对照,腹腔注射裸鼠,每天一次,共31天。结果显示,顺铂注射两组裸鼠虽然肿瘤减小,但裸鼠体重明显下降约20%,出现消瘦、厌食等诸多不良反应;然而,PIAS3-deta肽注射组（10mg/kg和30mg/kg两组）不仅肿瘤明显变小,而且体重无下降趋势,鼠皮毛光泽,进食良好;这说明了PIAS3-deta肽类药物优于化药,在裸鼠体内无不良反应。而且,免疫组化实验表明,PIAS3-deta肽组可以明显下调肿瘤内增殖关联蛋白STAT3、P-STAT3、Bcl-2、CyclinD1、PCNA和c-myc的表达,抑制肿瘤的生长。综上所述,本论文发现PIAS3-deta肽能够有效抑制多种肿瘤细胞的增殖,将肿瘤细胞阻滞于S期。在动物体内选择10mg/kg的用药剂量,对体内移植瘤具有很好的治疗作用,且无毒副作用,而且PIAS3-deta肽通过抑制STAT3信号通路来发挥抗肿瘤作用。本研究为PIAS3-deta肽类药物的广谱抗肿瘤应用提供了实验依据。