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近年来,全球范围内癌症的发病率及死亡率显著增加。其中,结肠癌的发病率位居第三,死亡率位居第二,并伴有高转移和高扩散等典型特征,如肝转移、肺转移等。目前治疗结肠癌常用的手术疗法创伤大,易产生术后并发症,并且对于癌细胞已发生转移的情况,治疗效果有限;传统化疗药物靶向性差、全身毒副作用强。而新兴的纳米药物,尽管可利用肿瘤血管的高通透性和滞留（Enhanced permeability and retention,EPR）效应到达肿瘤部位,却由于肿瘤基质的阻碍大多滞留于肿瘤血管周边,极难向肿瘤深部渗透。因此,设计能精准靶向、深部渗透、定点释放,且有效抑制肿瘤生长及转移的新型药物制剂,具有十分重要的意义。本课题以海藻酸钠（Sodium Alginate,Alg）为基体材料,Fe3+为交联剂,阿霉素（Doxorubicin,DOX）为治疗药物,转内皮抑素（Endostatin,ES）基因的厌氧婴儿双歧杆菌（Bifidobacterium infantis,BI）为生物载体,制备了一种由厌氧菌驱动的生物杂化递药系统BI-ES-FeAlg/DOX,通过基因工程疗法和化疗的协同作用,抑制结肠癌的生长与转移。本实验首先在适宜条件下培养厌氧菌BI,并采用电转化法将携带ES基因的质粒p GEX-4T-1-Endostatin转入BI,得到工程菌BI-ES。然后采用一步交联法在BI-ES表面合成海藻酸铁（Iron-Alginate,FeAlg）水凝胶并荷载DOX,得到最终制剂BI-ES-FeAlg/DOX。当BI-ES-FeAlg/DOX进入体内后,由于厌氧菌BI-ES的乏氧趋向性,制剂会精准靶向肿瘤部位并进入深层乏氧区。之后Fe3+在弱酸性及高还原性的肿瘤微环境（Tumor microenvironment,TME）中被还原为Fe2+,FeAlg凝胶崩解,DOX定点释放杀伤肿瘤细胞。同时,Fe2+可与H2O2发生芬顿反应产生大量·OH,进一步诱导肿瘤细胞死亡。此外,BI-ES在肿瘤乏氧区定植生长,表达ES蛋白,通过下调bFGF,并与DOX协同下调VEGF的表达,阻断肿瘤血管形成,抑制肿瘤的生长和转移。体外表征结果显示,BI-ES表面成功合成70-80 nm厚的FeAlg水凝胶涂层,并且高效负载DOX,载药率和包封率分别为22.19%和8.99%。细菌生长速率测定结果表明,包覆载药凝胶前后的BI生长速率无显著性差异,证明载药后不影响BI的生物活性。体外释药结果显示,BI-ES-FeAlg/DOX在模拟TME条件下,72 h时的累积释药率高达67.72%,而在PBS组仅为6.83%,表明其能在肿瘤环境中高效释放DOX,而在血液循环中保持相对稳定,实现DOX的增效减毒。体外细菌入侵实验,摄取实验及深部渗透实验结果表明,CT-26结肠癌细胞可快速高效摄取BI-ES-FeAlg/DOX,并可携带DOX至肿瘤球中心,证明了BI-ES具有优异的入侵肿瘤细胞能力及乏氧靶向能力,能将药物递送至深部乏氧区。抑制率结果显示,BI-ES-FeAlg/DOX（10μg/m L）作用48 h后,肿瘤细胞抑制率达到89.15%,抗肿瘤效果显著。同时活性氧实验证明了FeAlg可在肿瘤细胞内产生大量·OH,进一步增强了抗肿瘤效果。关于抗转移作用,Westernblot实验,划痕修复实验与Transwell实验结果均显示,通过下调bFGF与VEGF的表达,BI-ES-FeAlg/DOX能够有效阻断肿瘤血管的形成,从而抑制肿瘤的转移。在AOM/DSS诱导的原位结肠癌模型和CT-26荷瘤小鼠模型中,BI-ES-FeAlg/DOX均表现出良好的肿瘤靶向、深部渗透能力,有助于其充分发挥抗肿瘤作用,同时,由于Fe2+可与肿瘤环境中的H2O2反应生成大量·OH,进一步促进了肿瘤细胞死亡。一系列药效学结果显示,BI-ES-FeAlg/DOX可有效缓解结肠癌相关病理症状,抗肿瘤疗效显著,对CT-26荷瘤小鼠的抑瘤率达到82.12±3.08%,并且具有良好的生物安全性。在CT-26肺转移模型中,BI-ES-FeAlg/DOX同样表现出优异的抗结肠癌转移作用,给药后肺部肿瘤转移灶数量明显减少,肺组织形态接近正常,肺泡结构较完整。ELISA分析结果显示,与对照组相比,BI-ES-FeAlg/DOX组小鼠bFGF和VEGF表达水平明显降低,与体外Western blot结果一致。