目的:全球每年确诊为结直肠癌(colorectal cancer,CRC)的病例超过100万例。近年来,我国结直肠癌的发病率和死亡率在所有肿瘤中均排名前五。手术治疗后,结直肠癌的复发率将近40%,再加上许多结直肠癌患者确诊时已是晚期,失去手术治疗的机会,因此化疗在结直肠癌的治疗中扮演着重要角色,但是化疗药物本身的毒副作用限制了化疗药物的应用。药物递送系统能够通过各种药物载体改善药物的理化性质,优化药代动力学和药效性质等。这将有望实现化疗药物更加高效准确地杀伤肿瘤,减小药物的副作用。但药物递送系统仍存在着生物安全性等潜在隐患。近些年来,“用自身物质治疗自身疾病”的精准医学理念逐渐引起研究者们的关注,一些来源于细胞本身的物质在药物递送方面体现出了良好的应用前景,比如外泌体和细胞外囊泡等。线粒体移植在治疗线粒体缺陷疾病的成功表明外源的线粒体能够进入细胞中,这符合药物载体的要求。因此,我们设计了一种以正常结肠上皮细胞来源的线粒体为载体,搭载化疗药物,并具有肿瘤微环境响应的药物递送体系,将其应用于结直肠癌的治疗。方法:首先,我们分离纯化细胞中的线粒体;接着,我们构建了线粒体稳定表达GFP的NCM460结肠上皮细胞的稳转细胞系,分离得到可以表达GFP的线粒体与LoVo细胞共培养,共聚焦荧光显微镜及流式细胞仪检测分析线粒体能否进入结直肠癌来源的LoVo细胞;然后,我们用Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒和EdU细胞增殖试剂盒联合流式细胞分析仪检测了线粒体以及线粒体搭载阿霉素(Doxrubicin,DOX)后,对LoVo细胞的凋亡和增殖的影响。最后,我们对载药体系进行了优化,一方面,我们用细胞膜穿透肽Pep-1修饰分离的线粒体,增强线粒体进入细胞的能力;另一方面,通过胺基和羧基的缩合反应合成带有靶向线粒体的三苯基膦(triphenylphosphine,TPP)的DOX衍生物TPP-DOX,并通过荧光定量和激光共聚焦荧光显微镜成像实验证明修饰三苯基膦可以增强线粒体的载药能力。我们在TPP和DOX之间设计酸敏感的腙键,构建以线粒体为载体,肿瘤微环境响应的药物递送系统,应用于结直肠癌的治疗。结果:通过透射电镜、电位分析、粒径检测等证明我们分离得到了线粒体。共聚焦荧光显微镜、流式细胞仪检测结果表明通过共培养的方式线粒体可以进入NCM460细胞、LoVo细胞中,且呈剂量依赖性。单纯的线粒体对LoVo细胞的凋亡和增殖没有显著影响,而线粒体载DOX后,可以明显增强DOX促进LoVo细胞凋亡和抑制LoVo细胞增殖的能力。核磁结果表明我们合成了TPP-DOX,细胞内分布实验表明TPP-DOX可以靶向线粒体。线粒体载TPP-DOX的能力约是载DOX的三倍。结论:线粒体搭载药物后增强了药物杀伤肿瘤细胞的能力,结合已有的线粒体在疾病治疗中的研究,说明线粒体作为药物载体在结直肠癌治疗方面具有一定的应用前景。