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摘要自21世纪以来，全球女性的乳腺癌患病率以每年0.5%的速度增长，并占所有女性癌症的32%。目前，乳腺癌不仅是女性发病率最高的恶性肿瘤，也是女性患病死亡的主要原因。乳腺癌已普遍被认为是一种高度复杂和多样化的疾病，早期诊断与治疗是乳腺癌治疗的关键。医学影像成像技术、组织病理切片分析等多种分析技术为乳腺癌的诊断提供了有力依据，然而这些方法或者只能检出直径大于1厘米的肿瘤，或者有创伤性且不易发现转移灶，不利于乳腺癌的早期诊断。在乳腺癌治疗中，传统治疗方法（包括手术、化疗和放疗）存在易复发、并发症多和副作用大等缺点，因此乳腺癌患者的治愈率和存活率仍然很低。由于乳腺癌的发生和发展过程中通常伴随着一系列特征分子的变化，因此构建这些生物标志物响应的纳米器件，不仅能提高诊断的效率和准确性，也能降低药物治疗的毒副作用。与活性氧、谷胱甘肽等小分子和核酸、蛋白等大分子相比，内源性酶的刺激响应兼具特异性强、灵敏度高的优点。为此，本文构建了两种APE1刺激响应的功能性核酸纳米器件，分别用于乳腺癌的精确诊断与治疗。本文研究的主要内容包括以下两部分：<br>　　第一部分：MiRNAs通常被认为是检测乳腺癌的肿瘤生物标志物。然而，miRNAs本身呈现组织特异性表达模式，正常组织源性胞外囊泡（N-EVs）内的高背景miRNAs将严重干扰准确分析。为解决这一难题，本工作设计了APE1门控DNA步行器用于肿瘤源性胞外囊泡（T-EVs）内miRNA-21的灵敏检测。其中，在DNAzyme催化中心的连接处设计miRNA-21互补序列，以实现灵敏响应，而在DNAzyme臂端延长出含AP位点的发夹型锁定链，以实现APE1门控。由于N-EVs内缺乏APE1，无法解锁臂端封闭链，即使过表达的miRNA-21也不能使步行器产生信号响应。当步行器进入到T-EVs内时，APE1与miRNA-21共同作用才会激活DNAzyme，使其循环水解底物并产生明显的信号输出，从而进行准确分析。这种内源性APE1门控策略避免了EVs预筛选的繁琐操作和可能潜在的假阳性信号，保证了DNA步行器快速、准确的生物分析。<br>　　第二部分：与传统的小分子药物和蛋白类药物相比，小干扰RNA、反义核酸等寡核苷酸药物能直接靶向基因的翻译过程，调控相关蛋白的表达，具备独特的治疗优势。然而，这类药物以及化学治疗药物的非靶向释放会产生严重的组织和血液系统毒性，从而导致生物体内产生生理异常。为此，我们设计了一种内部富含AP位点的DNA纳米花用于DOX和Bcl-2反义核酸的保护递送以及靶点处高效的释放。DOX嵌插在DNA纳米花的GC碱基对中，而Bcl-2反义核酸通过碱基互补配对负载在DNA纳米花上，能有效地降低对正常组织和器官的毒性。通过MUC1适配体的介导，DNA纳米花进入乳腺癌细胞或组织中，其内部AP位点可被细胞质内APE1切割而分解成碎片。由于亲和力减弱，封闭的DOX和Bcl-2反义核酸被快速释放和激活。有效的基因沉默和化学治疗共同作用，增强对癌细胞的杀伤力，从而实现乳腺癌治疗的目的。这种内源性APE1刺激响应性智能核酸纳米载体不仅降低了抗癌药物在正常组织或器官中的毒副作用，也保证了抗癌药物在靶点处的精准释放和药物利用率，增强了癌症的治疗效果。