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目的:基因治疗从基因的根源出发,是将治疗型基因药物输送到靶细胞或细胞中特定靶点从而来更改基因表达,以治疗疾病的方法,由于高疗效与低毒副的特点,可成为治疗肿瘤等基因疾病的理想方法。但基因治疗临床受限于安全高效的基因载体。本研究目的在于设计一种安全高效的非病毒载体,搭载核酸药物,构建基因传送系统用于治疗结肠癌,为结肠癌的基因治疗提供新的研究思路。方法:以生物相容性良好的小分子量聚乙烯亚胺(Polyethylenimine 5000,PEI5K)为骨架,通过异硫氰酸酯甘露糖苷（MPITC）的异硫氰酸酯基团与小分子量聚乙烯亚胺上的氨基反应,合成Man-PEI5K,继而通过Man-PEI5K上的氨基与低分子量鱼精蛋白的巯基进行反应,合成载体材料Man-PEI5K–CPP。该载体具有较强的正电荷,可通过静电作用搭载核酸药物,形成基因传递系统Man-PEI5K–CPP/pDNA,采用马尔文激光粒度仪测定该系统的粒径及电位,并用透射电镜（Transmission Electron Microscope,TEM）观察该传递系统的形态。在基因系统的体外评价部分,首先进行细胞摄取实验和肿瘤球穿透实验考察肿瘤细胞对基因系统的摄取能力和该基因系统的穿透能力;通过细胞增殖抑制实验考察载体材料本身的毒性和对肿瘤细胞的选择性杀伤效果;通过Western Blot技术考察肿瘤细胞上治疗基因的蛋白表达情况;通过细胞转染实验考察该载体的基因转染效果。体内评价部分,建立荷人源结肠癌移植瘤的裸鼠模型,采用体内分布实验考察基因系统在体内的分布情况。通过药效学实验考察系统的抗肿瘤效果,并对基因传递系统的生物安全性作了评价。成果与结论:我们发现甘露糖受体（Mannose receptor,MR）除在巨噬细胞和肝脏部位表达外,在结肠癌细胞系HCT116也高表达,故本文的第二章以生物相容性良好的聚乙烯亚胺5000(Polyethylenimine 5000,PEI5K)为骨架,为了提高基因传递系统的靶向性与穿膜能力,我们在基因载体上修饰了甘露糖受体的配体甘露糖和穿膜肽。反应具体为:通过异硫氰酸酯甘露糖苷（α-D-Mannopyranosylphenyl isothiocyanate,MPITC）的异硫氰酸酯基团与PEI5K上的氨基反应,合成Man-PEI5K,接着Man-PEI5K上的剩余氨基与低分子量鱼精蛋白（Low Molecular Weight Protamine,LMWP）的巯基进行反应,合成载体材料甘露糖-低分子量聚乙烯亚胺-穿膜肽(Man-PEI5K-CPP)。并通过傅立叶红外光谱和核磁共振氢谱对于该载体材料进行表征。构建质粒DNA,用Man-PEI5K-CPP搭载pDNA,从而成功构建一种新型的甘露糖及穿膜肽修饰的基因传递系统Man-PEI5K-CPP/pDNA。这一系统为带正电荷的均一分散的球形纳米粒。我们以肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体基因（Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL）作为模型核酸药物,构建基因传递系统Man-PEI5K-CPP/pTRAIL,这一体系可以诱导肿瘤细胞凋亡,但不会诱导正常细胞凋亡。PEI25K是一个常用的非病毒载体,为基因转染的“黄金标准”,然而其载体本身的毒性大,用人源胚胎肾细胞（human embryonic kidney 293T cells,HEK293T）先考察载体材料Man-PEI5K-CPP自身的毒性,发现其自身毒性小于PEI25K。而后以PEI25K/pTRAIL作为阳性对照,通过细胞毒性实验,细胞凋亡实验以及Western Blot检测Man-PEI5K-CPP/pTRAIL的抗肿瘤效果,发现Man-PEI5K-CPP/pTRAIL的体外抗肿瘤效果优于PEI25K/pTRAIL。采用YoYo-1标记质粒DNA,通过细胞摄取和体外肿瘤球穿透实验考察该基因传递系统的靶向和穿透效果。从上述实验的结果发现Man-PEI5K-CPP/pEGFP的转染,摄取,肿瘤球穿透效果均优于PEI25K/pEGFP。采用增强绿色荧光蛋白（Enhanced Green Fluorescent Protein,EGFP）作为报告基因,发现双修饰系统的转染效率最高。尽管体外实验PEI25K的转染效率高,但其体内效果却差强人意。因此对于体外转染效果良好的基因传递系统的相应体内评价十分重要。本文建立了荷人源结肠癌移植瘤裸鼠模型,考察了Man-PEI5K-CPP/pTRAIL的体内分布情况和药效,并对其体内毒性进行了评价。体内分布实验结果表明,Man-PEI5K-CPP/pTRAIL在体内的循环时间和靶向肿瘤部位的效果优于PEI25K/pTRAIL。药效实验结果表明,Man-PEI5K-CPP/pTRAIL具有良好的体内抑瘤效果,且体内毒性较小。综上,我们构建的Man-PEI5K-CPP/pDNA具有良好的抑瘤效果,能为为结肠癌治疗提供了一个新思路。