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目的:明确肿瘤干细胞内铁代谢情况,筛选肿瘤干细胞中发挥重要作用的铁代谢基因,并初步探讨其作用机制。同时我们通过合成包载降铁药物的纳米材料,靶向肿瘤内肿瘤干细胞,抑制肿瘤进展。方法:我们培养肿瘤干细胞并检测了肿瘤干细胞内的铁代谢情况,发现与铁调节相关的基因很多发生了明显的改变,随后我们探究了在肿瘤干细胞内的铁代谢情况及可能的主要调节基因;随后我们通过相关动物实验发现,肿瘤干细胞具有很强的肿瘤起始能力,我们构建了BMPR1A,TFRC,SFXN5等稳转低表达细胞系,并进一步检测肿瘤干细胞成瘤能力;同时通过流式细胞学方法,检测肿瘤细胞凋亡的影响;并检测了PC3细胞化疗敏感性相关ABC蛋白家族成员蛋白表达水平的影响。我们合成降铁药物-去铁胺(DFO)衍生物DFCAF和纳米脂质体-DFO,并通过肿瘤干细胞形成能力检测等方法检测小分子化合物DFCAF对肿瘤干细胞能力的抑制作用和纳米脂质体的降铁效果。结果:肿瘤干细胞具有很强的肿瘤起始和快速生长能力,根据基因转录组测序结果,肿瘤干细胞的铁代谢调节基因稳态明显改变,同时WNT等与肿瘤干细胞明显相关性的基因表达量也明显升高;根据RT-qPCR及WB蛋白检测等方法验证,TFRC,BMPR1A,HFE等蛋白表达水平显著增高(P<0.05);我们通过动物实验验证了肿瘤干细胞具有很强的肿瘤起始能力,并构建了TFRC,BMPR1A,SFXN5等低表达质粒;并通过建立暴露小鼠荷瘤实验模型后,发现TFRC,BMPR1A基因敲低的实验组与对照组小鼠相比,小鼠皮下种植瘤体积肿瘤形成能力发生明显改变。氧化石墨烯能够显著抑制前列腺癌的化疗抗性,根据Western Blot蛋白检测方法验证,氧化石墨烯能够显著降低ABC蛋白家族蛋白的表达,促进前列腺癌细胞的化疗敏感性,通过流式细胞学检测发现,氧化石墨烯与化疗药物复合暴露后,前列腺癌细胞的凋亡明显增加。我们合成的小分子化合物DFCAF,能够显著抑制肿瘤干细胞形成及肿瘤的EMT过程。我们初步合成了脂质体纳米材料搭载DFO,并验证了我们合成的纳米材料能够显著降低细胞及高铁小鼠的铁负荷情况。结论:肿瘤干细胞有很强的肿瘤起始能力,同时肿瘤干细胞中铁代谢稳态存在明显改变,其中TFRC,BMPR1A等基因可能在肿瘤干细胞铁稳态维持及肿瘤干细胞能力方面发挥重要作用。氧化石墨烯能够通过抑制化疗敏感性相关的ABC蛋白家族成员的表达,促进前列腺癌化疗敏感性治疗的效果。我们了DFCAF小分子化合物及脂质体搭载DFO,并验证了DFCAF有很强的抑制肿瘤干细胞及EMT过程的能力,同时脂质体搭载DFO能够显著降低细胞及高铁小鼠的铁负荷情况。总之,本研究评价了铁代谢在肿瘤干细胞代谢中的作用,并合成了相关分子靶向药物用于肿瘤干细胞的治疗。