肿瘤是威胁人类生命健康的重要疾病之一。基于小干扰RNA (siRNA)的基因干扰治疗是近十年来发展的一种新型肿瘤治疗策略。由于其特异性强、副作用小和敏感度高,被认为是攻克癌症最具潜力的手段之一,目前已有9种以上的基因干扰治疗方案进入临床试验。尽管siRNA在肿瘤治疗上初露锋芒,但是其高效靶向运输和胞浆内释放仍是RNA干扰技术在肿瘤基因治疗中应用的主要限速步骤,即如何通过全身系统性给药高效地将siRNA靶向运输到肿瘤组织细胞中去,并有效地释放到细胞胞浆中以发挥其功能。此外,为了更好地提高疗效、优化治疗方案以及尽早实时评估治疗效果,如何通过各种成像手段实时监测整个运输过程以及评估靶向组织细胞中siRNA摄取量也成为此疗法中的另一个关键问题。为了满足上述需求解决各种问题,本研究以一种超小粒径(<30nm)的非阳离子化脂质纳米材料为载体,并且利用其良好的肿瘤组织穿透能力、低生物毒性以及直接胞浆药物释放机制,通过装载近红外荧光探针以实现实时定量监测siRNA运输和摄取过程将会显著提高基因干扰治疗抗肿瘤的疗效。本课题主要内容为研发了一种超小粒径的多功能仿高密度脂蛋白人工多肽-纳米载体(HPPS),发现其具有良好的生物相容性、穿透能力、和直接胞浆药物释放能力。研究内容主要分为三个部分：1) HPPS直接胞浆药物释放机制研究：直接胞浆药物释放机制在很多小分子疗法中有着不可忽视的巨大优势,所以第一部分研究内容是在体用多种荧光染料标记以及各种抑制剂选择性抑制来研究这种纳米载体的胞浆释放机制,结果发现HPPS疏水性核药物胞浆运输的过程是依赖于细胞表面B族I型清道夫受体(SR-BI受体),不需要整个纳米颗粒内化的两个步骤的过程。首先,HPPS先与SR-BI受体结合,这个过程能够通过过量的HDL来竞争性抑制。其次, HPPS可能与SR-BI上Cys384位点相互作用,这个过程能够被BLT-1抑制剂阻断。HPPS在与受体结合过程中仍保持完整的结构,但在与SR-BI相关位点相互作用时解离。最后疏水性药物分子主要是通过一种类脂筏/小凹介导的内吞运动被运输到细胞胞浆,这个过程能够被filipin或者MβCD所抑制但不是一个能量依赖的过程。HPPS的一些其他成分,例如脂质和多肽则被留在了细胞膜表面。这种独特的胞浆运输机制能够为日后高效运输药物-提高疗效提供一种有用的策略。2) HPPS全身系统性给药运输siRNA及其RNA干扰抗肿瘤疗效研究：在弄清楚胞浆释放机制之后,接下来研究HPPS在裸鼠皮下肿瘤模型中在体运输siRNA及其基因干扰抗肿瘤疗效。研究发现HPPS能够延长chol-siRNA在血液中的循环时间,改善它的生物分布模式,也能够促进chol-siRNA在KB皮下肿瘤中的摄取。在功能性研究中,HPPS-chol-si-bcl-2能够下调在肿瘤组织中Bcl-2蛋白的表达量并因此诱导肿瘤组织的凋亡。最终与游离chol-si-bcl-2相比,抑制了肿瘤生长。除此之外,在整个治疗过程中,没有观察到任何的毒副作用。HPPS以仿HDL的合适小纳米粒径、通过SR-BI受体介导的直接胞浆运输siRNA机制、良好生物相容性,都使其成为一种非常理想、有潜力的siRNA运输载体；3)多模式成像指导下基于HPPS的RNA干扰治疗方案优化研究：证实了HPPS能够在体全身系统性给药高效运输及释放siRNA并且发挥有效肿瘤抑制效果之后,通过同时装载近红外荧光探针以及运输siRNA,本研究研发了一种多功能诊疗纳米载体HPPS(NIR)-chol-siRNA。在小鼠原位前列腺肿瘤模型上我们发现这种载体能够特异性地靶向PC3肿瘤,并以其在肿瘤中高度选择性的优势通过多模式成像例如CT-FMT无创、实时地以NIR荧光示踪siRNA运输过程,并且实现活体诊断PC3肿瘤、定量评估siRNA在肿瘤中的摄取量从而达到优化治疗方案提高抗肿瘤疗效的目的。综上所述,本研究中的多功能多肽-脂质纳米载体可以解决在全身系统性给药运输siRNA的主要限速因素实现高效、安全的在体运输,并且满足在成像指导下的药物运输以及诊断治疗学这些新型肿瘤研究领域的需求实现多模式成像指导下的RNA干扰治疗优化,最终有效抑制肿瘤生长。在本研究中,也阐明了这种独特的SR-BI介导的胞浆运输机制,可为日后RNA干扰抗肿瘤治疗提供有价值的指导。