肿瘤严重威胁着人类健康，已成为全世界共同面临的重大公共卫生问题。早期筛查及后续有效治疗是控制肿瘤的关键，因此开发新的肿瘤识别探针和高效的肿瘤给药策略对肿瘤的诊断与治疗具有重要意义。核酸适体(aptamer)是一类利用指数富集的配体系统进化技术(SELEX)分离得到的单链DNA或RNA,它可以高亲和力与靶标物质特异性结合,具有靶标范围广、特异性强、易改造修饰、制备方便、热稳定性好、免疫原性低等优点。核酸适体在分子成像、生物传感、疾病早期诊断及药物靶向治疗等生物医学领域中具有巨大的应用潜能。
　　基于以上研究背景，本论文主要围绕鉴定肿瘤识别适体和利用适体靶向治疗肿瘤开展相关工作，具体研究内容如下:
　　肾细胞癌(RCC)是泌尿系统最常见的恶性肿瘤，局部浸润和远处转移的频率很高。第2章中，我们采取non-SELEX策略，从序列已知的SWAN文库中鉴定出了靶向RCC细胞系786-O的核酸适体SW-4。结合分析表明，SW-4仅与RCC786-O细胞结合，而不与人胚肾细胞293T和人近端肾小管上皮细胞HK-2结合，表明SW-4具有较好的结合选择性。通过序列优化，截短了26个核苷酸的SW-4b表现出更好的结合亲和力，并可通过小窝介导的内吞作用以温度依赖性方式内化到靶细胞中。同时，SW-4b在异种移植裸鼠模型和临床RCC组织中均表现出很好的识别能力。在生物功能上，SW-4b能通过在S期阻止细胞周期进程来抑制786-O细胞的增殖。综上所述，SW-4b具备开发成为临床诊断和靶向治疗RCC的新型分子工具。
　　葡萄膜黑色素瘤(Uveal Melanoma，UM)是成人眼内最常见的恶性肿瘤，第3章中，我们发现CD71在UM细胞系和组织中高表达。由于核酸适体XQ-2d能够特异性识别CD71，因此XQ-2d可以选择性结合UM细胞，而不与正常人葡萄膜黑色素细胞结合。将细胞毒性药物单甲基澳瑞他汀E(MMAE)与XQ-2d偶联，构建核酸适体偶联药物(Aptamer Drug Conjugates，ApDC)靶向治疗UM。适体-药物偶联物XQ-2d-MMAE可有效抑制小鼠体内UM的增殖，该适体-药物偶联物在UM靶向治疗中显现出极大的潜力。
　　PROTAC(Proteolysis Targeting Chimera)是新型的靶向蛋白水解技术，可以靶向调控蛋白的降解。在基于肽段、小分子的PROTAC发展下，我们提出基于核酸的PROTAC。第4章中，我们将靶向CD71蛋白的核酸适体与E3泛素连接酶的小分子配体Pomalidomide进行偶联，构建基于核酸适体的PROTAC(Aptamer-based PROTAC)。利用核酸适体的靶向功能将偶联物带入肿瘤细胞中，并成功下调CD71蛋白，显著抑制肿瘤细胞增殖。基于核酸适体的PROTAC展现出其作为抗肿瘤药物的独特优势,有望在靶向抗肿瘤药物研究方面实现新的突破。
　　化疗是目前临床治疗卵巢癌的常用方法，但是患者耐药性的产生严重影响了化疗的效果。第5章中，我们以卵巢癌耐紫杉醇细胞株A2780-PTX为靶标细胞，以野生型卵巢癌细胞株A2780为对照细胞，进行细胞差异筛选。通过15轮的细胞筛选，我们成功得到一条特异性识别靶标细胞的核酸适体，并命名为ZH-A2。核酸适体ZH-A2与A2780-PTX细胞结合具有高亲和力和高特异性，结合的Kd值为48nM左右。进一步，我们对核酸适体ZH-A2进行了性质表征并利用质谱技术对ZH-A2的靶标分子进行了初步鉴定。ZH-A2有望为卵巢癌耐药性研究提供有力的分子探针，其靶标分子的鉴定有望揭示新的耐药靶点。