恶性肿瘤是一类由于正常细胞发生突变而形成的能够不断增殖、扩张的新生组织。由于其高发病率、高致死率的特点,恶性肿瘤已经极大地威胁到了人类的生命安全。为了能够治愈肿瘤,人们已经尝试了包括手术、放化疗、免疫治疗等多种手段,但是由于对恶性肿瘤治疗中具体生理过程了解不透彻,以及很难避免治疗后肿瘤耐药及复发,现有的疗法仍不足以惠及所有患者。针对这一现状,在本博士论文中,一方面,我们提出在树突状细胞免疫治疗过程中,利用新型纳米材料高效的抗原运输能力及特殊的光学性质,来同时实现高灵敏度的树突状细胞活体追踪以及抗原特异性的免疫激活效果,为肿瘤免疫治疗提供更多线索;另一方面,我们着眼于肿瘤耐药及复发的关键点之一——肿瘤干细胞,进行了小鼠模型样品芯片测序以及临床大数据分析,发现了可能作为胶质瘤治疗新靶点的Engrailed基因,并验证了其功能,为肿瘤靶向治疗提供了新方向。第一章:首先系统概述恶性肿瘤的发生发展以及现代肿瘤治疗的各类方案,包括手术、放化疗、以及近年兴起的免疫治疗与靶向治疗,并对其优劣势进行分析。接着介绍基于纳米材料的肿瘤治疗新手段,阐明新兴纳米技术在治疗中的优势,最后介绍基于肿瘤干细胞的肿瘤靶向治疗研究进展,为新靶点的探索提供思路。第二章:肿瘤的免疫治疗,特别是肿瘤疫苗,由于其特异性好,毒副作用小等特点,近年来已经获得了长足发展。而作为免疫治疗的一大类,树突状细胞疫苗也已经在很多临床实例中展现出良好的治疗效果,在此我们设计并探讨上转换纳米材料载体-抗原复合物在该类免疫治疗中追踪免疫反应发生过程、提升免疫治疗效果的应用。首先,高分子修饰的上转换纳米材料能够通过静电吸附的作用,将卵清蛋白有效地装载在纳米材料载体上并运输进入树突状细胞内。然后,在复合物处理树突状细胞的同时,树突状细胞本身会被刺激成熟且分泌相应的细胞因子。接着,我们借由纳米材料的独特光学特性实现了树突状细胞在小鼠体内超灵敏的检测,并追踪了其在免疫反应过程中的迁移行为。最后,通过对被免疫小鼠的各项免疫指标的评价,我们发现该基于纳米材料的树突状细胞疫苗能够有效地刺激相应T细胞的增殖,干扰素γ的分泌,并最终引起由杀伤性T细胞介导的抗原特异性免疫反应的发生。第三章:胶质母细胞瘤作为危及人类健康的最恶性的肿瘤之一,拥有对放化疗不敏感、术后易于复发等特性,其主要原因之一是由于胶质瘤干细胞的存在。因此,寻找胶质瘤干细胞特异性的治疗靶点是治愈胶质瘤的关键途径和核心研究课题。我们通过对比相关样品的芯片数据发现了一个在胶质瘤和胶质瘤干细胞中高表达的基因——Engrailed基因。该基因的表达量在胶质瘤病人数据库中显示出了与肿瘤等级的正相关性以及预后生存期的负相关性。实验中我们发现,沉默Engrailed基因能够有效抑制胶质瘤及胶质瘤干细胞的生长以及干细胞的自我更新能力。在U251细胞中过表达EN1,会使其更具有侵袭性和药物抗性。而胶质瘤干细胞过表达En1会提升其自我更新能力,且在小鼠胶质瘤移植实验中呈现出更低的分化状态并能够更快地致死小鼠。以上试验说明Engrailed基因在胶质瘤当中可能充当一个癌基因存在,并有可能成为胶质瘤治疗的新靶点。综上所述,在针对肿瘤治疗的过程中,我们主要发展了一种基于纳米材料的、能够同时高灵敏度地追踪免疫反应发生过程以及增强树突状细胞疫苗的免疫学活性的新型免疫治疗策略,为纳米材料在肿瘤治疗中的应用提供了新的思路。我们还通过对小鼠胶质瘤干细胞基因芯片以及临床数据的分析,寻找到了一个肿瘤治疗可能的靶点——Engrailed基因,并通过实验验证了其在胶质瘤中的重要作用,为胶质瘤靶向治疗提供了新的方向。