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目前恶性肿瘤已逐渐取代心脑血管疾病成为全球头号杀手,肿瘤发病率与死亡率快速上升,发达国家肿瘤病死率已占其总死亡人数的21.6%。其中肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是最普遍的恶性肿瘤之一,也是最主要的致死疾病之一,全球每年死于肝癌的病人超过100万人,而我国每年死亡的人数占全球第一位,严重威胁着人类健康。虽然传统的肝癌治疗方法如手术和放、化疗取得了一定的成效,但也存在不能根治、抗肿瘤能力低、杀伤指数过小和毒副作用大等缺点。以病毒为载体携带外源抗癌基因进行基因治疗为肿瘤的治疗带来了希望,经过近二十年的研究已取得了很大进步,有些基因治疗药物已经进入临床。其中,腺相关病毒(adeno-associated virus, AAV)由于具有对人类不致病、免疫原性低以及携带的外源基因能长期稳定表达等优点,因此被认为是目前最有前景的基因治疗载体之一。但该载体普遍存在的一个问题是肿瘤靶向性弱,容易对正常细胞造成损害,因此必须进行AAV的靶向性改进以期提高其安全性和肿瘤治疗的效率。目前主要有两种策略,一是AAV外壳蛋白的靶向感染性修饰；二是细胞或组织特异性启动子的应用。人端粒酶活性在正常体细胞中受严格调控,生理条件下没有表达,而在大多数肿瘤细胞中有高水平表达,且其活性高低与肿瘤恶化程度有关。因此利用人端粒酶的核心逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTERT)启动子驱动AAV载体携带的治疗基因表达可实现AAV载体介导的靶向肿瘤基因治疗。为此,本文首先利用hTERT启动子控制AAV携带外源基因表达,设计和构建了肿瘤靶向的AAV-hTERT-gene系统,并以人干扰素-β(interferonp, IFN-β)基因作为治疗基因探讨了该系统在肿瘤治疗中的可行性和有效性。研究结果表明,构建的肿瘤靶向性病毒AAV-hTERT-IFN-β能限定外源基因IFN-β在肿瘤细胞中的有效表达,并可引起癌症特异性的细胞毒性效应。在以人结肠癌细胞株SW620为模型的体内治疗实验中,AAV-hTERT-IFN-β能明显抑制裸鼠移植瘤的生长。同时发现AAV-hTERT-IFN-β杀伤结肠癌的机制主要通过信号通路caspase8的激活和细胞色素C的释放,进而诱导细胞凋亡而实现。针对目前HCC危害性大、致死率高和疗效欠佳等难题,本文基于肿瘤靶向AAV-hTERT-gene系统,并以能特异诱导肝癌细胞凋亡的TRAIL基因为治疗基因,首次构建了肿瘤靶向病毒AAV-hTERT-TRAIL。结果表明AAV-hTERT-TRAIL能介导TRAIL基因在肿瘤细胞内的特异性表达,并导致了肿瘤细胞的毒性效应。由于结合了hTERT启动子的肿瘤靶向性和TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡的特异性,使得AAV-hTERT-TRAIL对肿瘤细胞具有很强的杀伤能力,而对正常细胞却影响很小,同时也促使凋亡家族中caspase3的激活和细胞色素C的释放。在荷SMMC7721肝癌裸鼠模型中,实验发现AAV-hTERT-TRAIL能有效抑制移植瘤的生长,并且它的抑瘤效果与肿瘤内凋亡细胞的增多现象相互一致。此外AAV-hTERT-TRAIL与化疗药物顺铂的联合应用,即采用靶向基因-病毒-化疗策略,在细胞和动物水平上都显现出了协同杀伤肿瘤细胞和抑制荷BEL7404肝癌裸鼠移植瘤生长的效应,并大大提高了动物的存活率。因此AAV-hTERT-TRAIL有望成为一种新型有效的抗癌基因治疗药物。本文设计和构建的新型肿瘤靶向AAV-hTERT-gene载体系统,携带的治疗基因IFN-β和TRAIL不论在细胞水平还是动物体内水平均显现出了有效的抗瘤效果,特别是其优良的靶向性,有可能为未来肿瘤的靶向基因治疗提供一条新的途径。