最新数据统计结果表明,我国癌症的发病率和死亡率目前已位居全球第一。如何精准有效的对癌症进行治疗是我们亟待解决的问题。目前,传统的癌症治疗方法包括化疗、放疗、手术治疗等都存在诸多弊端,如靶向性差、毒副作用强、药物耐受性、癌细胞转移等,以致难以有效的对患者进行救治。因此,发展新型、高效且低毒副作用的肿瘤治疗方法,具有重要的科学意义和临床价值。作为新兴的治疗策略,免疫治疗的优势在于能激活体内免疫系统杀灭癌细胞,不仅能针对局部肿瘤病灶部位还能对转移的肿瘤细胞进行清除。此外,免疫疗法还可以激活免疫保护、长效免疫记忆,进而防止肿瘤复发。其中比较经典的是免疫检查点阻断剂(Immune checkpoint blockers,ICBIntegrated Immunology),它们在临床中已用于不同类型癌症如白血病及实体瘤的治疗,并展现出较好的治疗效果。但是,免疫治疗仍然面临一些巨大的挑战,如免疫治疗的单药有效率并不高,即使联合传统治疗,很大部分患者还是无法从中获益。另外,原发性、适应性及获得性耐药使免疫治疗的疗效不足或无效,进而导致肿瘤患者疾病复发。而且,免疫相关的不良反应也极大地限制了其临床的持续性应用。因此,基于新的分子机制作为靶点开发新型免疫治疗因子有望成为增强免疫治疗的新策略。N6-甲基腺苷(m~6A)-mRNA甲基化是存在于真核生物中重要的RNA修饰,参与DNA修复、细胞分化、周期、凋亡等基本生命活动,并在癌症的发生和发展中起到重要作用。m~6A-mRNA甲基化介导RNA稳定性、细胞代谢、基因表达等生物学功能受甲基化转移酶、去甲基化酶及m~6A结合蛋白三类调控因子动态调控。而这些调控因子可作为癌症新的靶点为抗癌药物开发提供新的切入点。不仅如此,靶向这些m~6A-mRNA甲基化调控因子如m~6A去甲基化酶抑制剂能改善肿瘤微环境中免疫系统的重塑进而增强免疫治疗的效果。目前,尽管针对m~6A-mRNA甲基化小分子抑制剂的研究取得了很大程度上的进展,但是,有效的靶向m~6A-mRNA甲基化的药物仍然匮乏,而且还处于初步研究阶段。不仅如此,目前存在的小分子抑制剂尽管能通过调控m~6A-mRNA甲基化,抑制靶基因的转录产物(Transcripts)稳定性,进而诱导细胞凋亡,但他们具有潜在的局限性如特异性问题,药物利用度问题,潜在的耐药问题等。针对这些问题,我们考虑是否能联合其他治疗策略实现更为有效的癌症治疗。生物体内源性的无机元素(如硒,铁,铜,锰等)在生命和疾病进程中扮演着重要角色,而外源性无机类小分子化合物如我们熟知的铂、砷药物已经作为一线药物被应用于各种类型癌症的治疗。无机纳米尺度药物由于极佳的比表面积、渗透性、吸收性、表面可修饰性、光学性质以及其自身生物活性,能实现对肿瘤从组织到细胞到分子的跨尺度干预作用。因此,本论文以恶性血液系统疾病白血病及实体瘤治疗为目标,以m~6A-mRNA甲基化表观转录分子调控事件为靶标,选择金纳米棒这种纳米材料进行设计、改造和优化,同时结合金属免疫疗法,概念性提出“纳米表观药物”的治疗策略,为癌症治疗提供新思路。第1章是绪论部分,主要介绍了目前癌症治疗现状及存在的问题,m~6A-mRNA甲基化的概念;m~6A-mRNA甲基化在癌症中的作用机制以及靶向策略;目前靶向m~6A-RNA甲基化存在的问题;无机纳米材料与癌症简介;金纳米与癌症治疗以及金纳米棒目前的治疗应用现状。第2、3、4章,针对急性髓系白血病(AML)细胞的特性,合成并筛选了对其摄取最佳尺度的金纳米棒,随后对其进行表面修饰壳聚糖和转铁蛋白受体的12肽(命名为GNR-CSP12)。通过化学及生物等表征验证GNR-CSP12的成功制备。功能方面,GNRa-CSP12具有靶向多种AML细胞的特异性,而对正常细胞未见明显毒性。机制方面,GNRa-CSP12能够通过结合白血病细胞内源性谷胱甘肽(GSH)改变细胞氧化/还原平衡:一方面使得AML细胞脂质过氧化水平升高激活铁死亡;另一方面,GNRa-CSP12能消耗内源性的Fe~(2+)转换为Fe~(3+),使得在AML高表达的Fe~(2+)依赖的m~6A-mRNA去甲基化酶FTO和ALKBH5活性被抑制,进而上调m~6A-mRNA甲基化,使得下游的信号通路如糖酵解(Glycolysis),乏氧(Hypoxia)及免疫检查点(ImmuFer-1分子量ne checkpoint)上相应的靶基因的mRNA稳定性降低。最后,拓展了GNRa-CSP12对白血病治疗的应用,进一步证明了GNRa-CSP12不仅能够克服m~6A-mRNA介导的白血病酪氨酸激酶抑制剂耐药,还能协同免疫检查点阻断剂提高白血病的免疫治疗效果,可作为一种潜在的免疫治疗药物。第5、6章,针对目前实体瘤中免疫治疗尤其是以免疫检查点(如PD1/PDL1)为靶点药物治疗中存在的疗效不高的问题,设计合成一种具有近红外II区吸收的金纳米棒光热复合材料(命名为GNR-si YTH1),它的组成为:表面修饰正电性的高分子聚合物PLA-PEI,中间由静电吸附作用装载m此网站~6A-mRNA甲基化阅读蛋白YTHDF1的si RNA,表面进一步修饰细胞核定位肽。论文从纳米材料的合成,表征,体外细胞实验及体内动物模型,对GNR-si YTH1的光热转换效率、光热免疫治疗效果以及长效的免疫保护性能进行定向研究。并验证了GNR-si YTH1光热免疫治疗系统的机制:在低温光热治疗的作用下,GNR-si YTH1能诱导肿瘤细胞免疫原性死亡并释放钙网蛋白(Calreticulin,CRT),高迁移率族蛋白1(HMGB1)和三磷酸腺苷(ATP)等损伤相关分子模式(Damage-associated molecular patterns,DAMP),并通过调控树突细胞中溶酶体组织蛋白酶(CTSB)的表达进一步促进树突细胞成熟和CD8~+T细胞的交叉启动,增强T细胞活性。不仅如此,GNR-si YTH1介导的低温光热免疫治疗显著激活效应记忆型T细胞。这种由m~6A-mRNA甲基化介导的光热免疫治疗系统为抗肿瘤免疫治疗提供新思路。第7章,总结了本论文的研究内容及科学意义,并展望了未来基于表观遗传调控的纳米治疗策略继续深入发展的研究方向。