自噬是进化古老且高度保守的分解代谢过程,通过被称为自噬体的双膜囊泡,包裹细胞内的蛋白或细胞器,递送至溶酶体进行消化再循环以维持细胞新陈代谢,是细胞对抗饥饿或压力的应激反应。肿瘤在生长过程中,为了满足代谢需求,一种方式是分泌血管生成因子,刺激新生血管的生成;一种方式是依赖自噬。因此,临床上治疗肿瘤的策略是首先进行手术切除,然后进行放化疗,使残存的肿瘤细胞处于生长压力中,进而使用自噬抑制剂与化疗药物联合治疗,将肿瘤细胞杀死。临床上常使用氯喹或氢氯喹作为自噬抑制剂,但是作为一种化学药剂,具有一定的毒性,因而会在治疗中或预后产生副作用。又因为它是溶酶体碱化剂,肿瘤本身的酸性环境会影响它阻断自噬的功能。因而亟待开发一种安全有效的自噬阻断剂来指导临床试验的进行。随着纳米医药的发展,纳米材料的作用日益凸显,纳米材料对细胞的自噬行为的影响受到了越来越多的关注。三氧化二砷(ATO)对急性早幼粒白血病治疗效果显著,五年无病生存率达到90%以上,使其成为第一个可以治愈的癌症,但是治疗实体瘤效果不理想。原因可能是ATO诱导的自噬行为,增加了肿瘤细胞对药物的抗性。因此,应用阻断自噬的方法来提高ATO对实体瘤细胞的敏感性不失为一种有效的手段。因此我们将应用纳米材料对自噬的调节作用,联合化疗药物ATO,提高对实体瘤的治疗效果。现将主要的研究成果概括如下:(1)首先对市售多种纳米材料进行形貌及物理参数表征,然后在统一的安全浓度下,通过自噬标志蛋白筛选出具有自噬阻断特性的纳米材料。进而联合化疗药物ATO对人源实体瘤细胞HepG2的细胞存活率进行研究,筛选出最有效的纳米材料NDs。(2)在急性早幼粒白血病中我们发现,ATO对它的自噬没有影响,因而联合NDs治疗没有明显效果。在低浓度的ATO下,能显著诱导实体瘤细胞发生自噬,这种行为会增加细胞对化疗的抗性,使其对化疗药物不敏感。我们通过多种手段证明ATO与NDs联合治疗在体外的良好杀伤肿瘤细胞的效果是自噬依赖的。进一步通过细胞内As元素的测定和分布发现,联合治疗的显著效果并不基于NDs的良好载药功能,NDs没有增加细胞对As的摄取。(2)基于体外联合治疗杀伤肿瘤细胞的良好效果。我们将这种联合治疗的策略应用于肝原位荷瘤鼠的治疗中。中剂量ATO与NDs联合治疗,有效抑制肿瘤生长,使抑瘤率提高到90%。与单独ATO治疗相比,使抑瘤率提高了50%。同时大大延长了裸鼠的生存期,缓解了肿瘤生长对肝功肾功的影响,减少了癌症中晚期并发症的出现,趋于正常的裸鼠体重反映了治疗后的健康状况。肿瘤中大量的细胞凋亡以及免疫印迹结果凸显了NDs作为自噬阻断剂的显著效果。同时与体外结果相同,NDs的存在并没有使肿瘤细胞摄取更多的As。总之,我们筛选出了一种安全、效果好且具有自噬阻断特性的纳米材料,取代临床上使用的自噬阻断剂氯喹或者氢氯喹,为新型临床自噬阻断剂的开发提供新的思路。基于在体内外表现出的显著杀伤实体瘤的效果,使ATO应用于实体瘤有望具有急性早幼粒白血病的治疗效果,扩大了这种古老药方的治疗范围,具有广泛的临床应用前景。