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神经胶质瘤是最为常见的脑部肿瘤,大约占脑瘤发病率的40%,临床上传统治疗方法为手术切除,但因肿瘤部位接近患者中枢神经系统,手术难以完全清除而易导致肿瘤复发。因此,一般在手术切除基础上运用化疗手段防治肿瘤复发。整合素αvβ3是一类在神经胶质瘤细胞和肿瘤新生血管上高表达的受体蛋白,RGD多肽可通过与其结合,增强肿瘤细胞内化和体内的肿瘤靶向性。鉴于神经胶质瘤同样具有肿瘤发生发展过程的共性特征,因此,RGD多肽修饰的胶束和基因载体系统有望提高神经胶质瘤化疗和基因治疗效果。神经胶质瘤处于脑内而又有其特殊性,即在其发生早期血脑屏障(Blood Brain Barrier, BBB)比较完整,普通给药系统难以穿越；肿瘤区域产生血管生成后,肿瘤区域表层细胞与周围脑组织发生浸润生长,该区域BBB仍显著限制药物转运。血脑屏障的组成细胞上广泛表达烟碱型乙酰胆碱受体,蛇三手指型神经毒素与烟碱型乙酰胆碱受体具有高结合力,其结构中LoopⅡ是活性结合区域。因此,以LoopⅡ序列为基本模版,设计具有与烟碱型乙酰胆碱受体高结合活性的多肽,并构建成脑靶向给药系统,促进化疗药物穿越血脑屏障,以期实现药物的脑内转运,提高抗神经胶质瘤疗效。考虑到基因治疗是目前神经胶质瘤治疗研究的热点,鉴于TRAIL基因在与化疗药物联用时可显著提高化疗药物疗效,将上述两种靶向策略联合,探索不同治疗方案的两种给药系统联合给药用于神经胶质瘤治疗的可能性。鉴于课题的上述设计,本论文共分为三个部分。第一部分：αvβ3Integrin介导肿瘤靶向的神经胶质瘤治疗用给药系统研究为了考察RGD环肽通过αvβ3Integrin介导神经胶质瘤的靶向效果,分别构建了c(RGDyK)修饰的PEG-PLA胶束载体材料和PEI基因载体材料。1H-NMR结果表明,c(RGDyK)连接在mal-PEG-PLA分子的mal基团上；c(RGDyK)与PEG修饰PEI,每个PEI分子上修饰约7.5个c(RGDyK)和PEG片段。放射示踪结果表明,c(RGDyK)-PEG-PLA胶束与U87细胞具有高结合活性；c(RGDyK)-PEG-PLA通过受体-配体作用机制,在皮下肿瘤区域蓄积明显。荧光探针分布结果表明,c(RGDyK)-PEG-PLA胶束尾静脉给药于原位肿瘤模型裸鼠,其在脑部肿瘤区域荧光强度显著高于抑制组。包载紫杉醇(Paclitaxel,PTX)的c(RGDyK)-PEG-PLA胶束与mPEG-PLA胶束、市售PTX制剂相比,体外抑制U87细胞活性增加约2.5倍；体内抑制皮下移植瘤效果显著强于其他PTX制剂,并显著延长原位神经胶质瘤模型鼠的生存时间。RGD对PEG-PEI修饰方式不同,体内外行为有所差异,试验结果表明,c(RGDyK)-PEG-PEI载体比c(RGDyK)-PEI-mPEG更适合于神经胶质瘤体内基因治疗。c(RGDyK)-PEG-PEI体内转染pDsRED-N1基因和Western-blot结果表明,c(RGDyK)-PEG-PEI在肿瘤区域的基因转染效率明显高于无c(RGDyK)修饰的载体；c(RGDyK)-PEG-PEI载TRAIL基因的体内药效与mPEG-PEI组相比,可以显著延长原位神经胶质瘤的生存期。第二部分：nAChRs介导脑靶向的神经胶质瘤治疗用给药系统研究在理解蛇三手指型神经毒素的Loop II与烟碱型乙酰胆碱受体结合活性高的原理基础上,利用计算机辅助设计和固相合成技术,制备了16条多肽,HPLC和ESI-MS检测结果表明,合成多肽分子量与理论值吻合,纯度均在98%以上。放射配体竞争抑制分析法考察了多肽与烟碱型乙酰胆碱受体的结合活性,筛选出CDX和KC2S两条活性多肽,与受体蛋白结合的IC50值分别是301.99nM和32.51nM；生物素-亲和素法将CDX和KC2S分别标记FITC,体外细胞内吞试验表明,KC2S可以被脑毛细血管内皮细胞特异性摄取；体内分布结果提示,KC2S和CDX可以跨越血脑屏障、靶向至脑组织。采用KC2S修饰的聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)胶束给药系统包载近红外荧光探针DiR,在静脉给药后的24小时内,脑部荧光强度显著强于普通PEG-PLA胶束。脑部定量分布试验结果表明,CDX或者KC2S修饰的PEG-PLA胶束给药系统(包载荧光素coumarin-6)与普通mPEG-PLA胶束相比,Cmax分别增加到2.11和2.60倍,AUC增加到1.91和1.98倍。结果提示,CDX和KC2S具有提高聚合物胶束药物载体脑靶向的功能。选择CDX构建了包载PTX的CDX-PEG-PLA胶束,并进行药效评价。结果表明,该胶束可显著延长原位神经胶质瘤模型裸鼠生存时间；CDX-PEG-PLA胶束在神经胶质瘤早期可跨越血脑屏障实现颅内转运,随着肿瘤发生发展,血脑屏障破坏程度增加,CDX-PEG-PLA胶束蓄积于原位神经胶质瘤肿瘤区域。第三部分：PTX与TRAIL基因联合靶向给药的抗神经胶质瘤药效研究TRAIL是与肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体,在与化疗药PTX联用时,可以产生协同药效作用。为了增强药物对神经胶质瘤治疗效果,本部分探讨了c(RGDyK)-PEG-PEI/pORF-hTRAIL、CDX-PEG-PLA-PTX联合给药时的体内外药效及其相关机制。流式细胞检测结果显示,在低浓度PTX存在时,c(RGDyK)-PEG-PEI载体基因转染效率提高；体外细胞药效结果表明,TRAIL基因与PTX联合给药时,48h时PTX抑制U87细胞生长的药效增强约5.4倍,细胞凋亡比例显著增加,且细胞主要停留在G2-M期。鉴于神经胶质瘤发生发展过程中,BBB破坏程度不同,本部分设计动物实验联合给药方案：在肿瘤发生早期(肿瘤种植后4天),开始给CDX-PEG-PLA-PTX胶束,当肿瘤发生到一定程度(肿瘤种植后11天),尾静脉联合注射c(RGDyK)-PEG-PEI/pORF-hTRAIL复合物,联合给药后显著延长原位神经胶质瘤模型动物的生存时间。综上所述,本论文针对神经胶质瘤,设计并构建了多肽介导的靶向给药系统,制定了相关实验治疗方案,获得了较为理想的体内外试验结果。研究结果提示：RGD环肽修饰的肿瘤靶向给药系统能有效克服血-肿瘤屏障(Blood-Tumor Barrier,BTB),为神经胶质瘤的化疗和基因治疗、分子影像等研究提供重要依据；脑靶向多肽CDX和KC2S及其修饰的给药系统,能够有效跨越血脑屏障,在脑部疾病的药物治疗方面具有重要的意义。上述多肽介导靶向治疗神经胶质瘤的给药系统具有良好的潜在应用价值。