探索和发展肿瘤诊断和治疗新方法,对于改善患者的治愈率和生存率具有重要的意义。核酸适配体(Aptamer)作为一种新型的特异性识别肿瘤细胞和肿瘤标志物的分子识别探针,具有分子量小、无免疫原性、合成方法简单、修饰灵活等优势,已经被应用于靶向肿瘤的诊断和治疗以及相关的基础研究中。然而,目前基于Aptamer的肿瘤分析检测方法往往存在设计困难和检测灵敏度低等缺点,严重的阻碍了Aptamer广阔的应用前景。此外,化疗药物虽然广泛应用于癌症治疗,然而它们缺乏特异性且在癌细胞和正常细胞中均可诱导细胞毒性,引起副作用,大大降低了治疗的效率。因此,设计具有针对性和有效药物运输的治疗诊断平台将有望弥补这些不足。基于此,本文以发展新型肿瘤高灵敏检测探针和靶向药物运输平台为目标,采用肿瘤细胞特异性Aptamer,通过引入末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)结合DNA纳米技术和分子放大机制,以人结肠癌细胞系和乳腺癌细胞系为研究对象,开发了一种新型检测和治疗探针,并从分子和细胞水平开展了肿瘤的研究。具体研究内容如下:一、基于TdT酶延伸构建的分子信标阵列荧光适配体探针用于转移性结肠癌细胞高灵敏检测研究利用末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)辅助的分子信标(MBs)阵列荧光适配体探针(简称TMAP)用于转移结肠癌细胞的高灵敏检测和成像。在该方法中,首先设计两个DNA探针,其中一个是特异性识别转移结肠癌细胞的Aptamer W3,另一个是分子信标MBs,其5′末端修饰6-羧基荧光素(6-FAM)荧光基团,3′端修饰BHQ1淬灭基团,在MBs探针的环部设计了富T序列。当TdT和dATP同时存在时,TdT可以在W3的3′羟基末端延伸Poly A序列,提供一个超长的Poly A序列用于杂交MBs。从而成功构建分子信标阵列荧光适配体探针(TMAP)。该探针设计简单,不需要对Aptamer进行修饰。结果表明,该方法可从混合样品中特异性检测和成像高转移的CRC LoVo细胞。与FAM标记的适配体W3相比,TMAP提高了检测信背比(4倍),灵敏检测低至23个LoVo细胞每200μL细胞样品。这种简单、灵敏的检测方法为肿瘤的诊断提供了一个新的思路。二、基于TdT酶延伸构建核酸适配体靶向的诊疗一体化DNA纳米组装系统在上一个工作中,通过TdT酶构建了一个用于肿瘤细胞检测的探针,为了进一步扩大该探针在诊断治疗方面的应用,我们设计了一个基于TdT酶延伸构建核酸适配体靶向的诊疗一体化DNA纳米组装系统(TCCP)用于肿瘤的诊断和治疗。在该系统中,利用TdT和dCTP延伸靶向核仁素的适配体AS-1411,其3′羟基末端形成富C碱基的AS-1411-Poly C。同时另一条富含G碱基的DNA链(CS)可与AS-1411中的Poly C进行杂交形成TCCP纳米探针,通过在C-G碱基对中嵌入Dox构建TCCP-Dox系统实现肿瘤的靶向治疗。该探针具备良好的稳定性和载药能力,可实现高特异性的药物递送以及靶向诱导原位药物释放,从而实现对MCF-7细胞的杀伤。该探针有望为新型的诊疗探针策略提供思路。