整合素是一类细胞黏附因子,在多种细胞表面高表达,通过介导细胞与细胞、细胞与外部基质之间的识别与黏附调控细胞生理活动。研究表明,整合素在肿瘤的发生发展等生理过程中发挥重要作用。特别是整合素αvβ3在多种肿瘤细胞和肿瘤新生血管内皮细胞中高表达,参与调控肿瘤细胞的增殖、血管生成以及细胞迁移等活动,是肿瘤诊断及治疗的理想靶点。由于整合素αvβ3可以特异性识别精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp,RGD)序列,多种RGD肽类及其类似物已被开发用于靶向整合素αvβ3。但是其亲和性低、特异性差等问题限制了临床上应用。因此,开发专一高效的新型整合素αvβ3靶向肽对于肿瘤的诊断和治疗具有重要意义。本文通过计算机模拟及体内外实验,设计并筛选得到了一条整合素αvβ3靶向肽,并将其用于肿瘤的诊断及治疗。(一)制备ROS响应型整合素αvβ3双靶向造影剂,并探讨了其在肿瘤诊断上的有效性;(二)对靶向肽进行优化修饰,合成了靶向整合素αvβ3的抗肿瘤药物,研究了其肿瘤靶向性以及抗肿瘤活性。本论文分为以下三个部分:第一部分,整合素αvβ3靶向肽的设计及筛选。基于整合素αvβ3的晶体结构,利用计算机辅助药物设计手段,我们开发出一条与整合素αvβ3有较强结合力的靶向肽RWr NR,并通过体内外实验验证其对整合素αvβ3的亲和性、特异性。实验证明,RWr NR可以特异性地与整合素αvβ3结合,且Kd值(0.35±0.03n M)远低于目前广泛应用的RGD多肽c-RGDy K(2.06±0.05 n M),表明其亲和力相比于c-RGDy K提高了5.8倍。同时,体内实验证实RWr NR可以有效靶向肿瘤部位,为肿瘤的诊断及治疗提供基础。第二部分,ROS响应型整合素αvβ3双靶向诊断试剂的开发及应用。为实现对肿瘤的快速精准诊断,我们将RWr NR与ROS响应的荧光探针Hydro-Cy5相结合,制备了Hydro-Cy5-RWr NR,并研究了其在胶质母细胞瘤诊断上的有效性。体外实验证实Hydro-Cy5-RWr NR对ROS表现出较高的敏感性和特异性,可以有效地识别肿瘤细胞和正常细胞。体内实验进一步证实Hydro-Cy5-RWr NR特异性识别胶质母细胞瘤,同时可以有效区分肿瘤组织与炎症组织。因此,Hydro-Cy5-RWr NR是一种特异性的肿瘤诊断试剂。第三部分,基于多价效应的抗肿瘤靶向肽的开发及应用。为了促进RWr NR的靶向性及体内循环,我们制备了具有多价效应的聚乙二醇功能化RWr NR(Octopus-R),并研究了其肿瘤靶向性及抗肿瘤效果。结果表明,Octopus-R具有亲和性高,稳定性好,体内循环时间长等特点。体外细胞实验证实Octopus-R有效抑制肿瘤细胞的增殖和迁移,以及血管生成。体内实验表明,Octopus-R具有肿瘤靶向性,并可以有效抑制其生长,且生物安全性好。因此,Octopus-R是一种有效的新型肿瘤抑制剂。综上所述,本论文基于肿瘤诊疗的靶点整合素αvβ3,筛选出了一条亲和性高、特异性好的靶向肽RWr NR,并开发了快速精准的ROS及整合素αvβ3双靶向肿瘤诊断试剂Hydro-Cy5-RWr NR以及高效安全的抗肿瘤药物(Octopus-R)。该研究不仅为肿瘤诊疗提供了新的方式,而且为将整合素αvβ3作为靶点的疾病研究提供了新的思路。