核酸适体（Aptamer）作为能高特异性结合靶标分子的脱氧核糖核酸（DNA）,核糖核酸（RNA）序列或者核酸类似物（XNA）,通常利用体外筛选技术——指数富集的配体系统进化技术获得。核酸适体被称为“化学抗体”,具有与抗体相当甚至更高的特异性及亲和力。此外核酸适体还具有体外筛选周期短、体积小、易于加工改性、化学稳定性高、免疫原性低、组织穿透性强等优点,自20世纪九十年代被发现以来广泛研究应用于众多研究领域,展现出突出的应用潜力。针对肿瘤的化学疗法主要是采用能够对癌细胞进行杀伤的小分子抗肿瘤药物进行治疗,其作用原理包括对细胞的有丝分裂过程进行干扰进而抑制肿瘤细胞增殖。化疗药物不具备选择性,可对正在进行细胞分裂的正常细胞造成伤害,因而产生极大的毒副作用。基于核酸适体优异的生物学性质,可将其作为高效识别分子,通过可控型化学交联方法将小分子抗肿瘤药物负载于核酸适体上,赋予其靶向能力。通过核酸适体对肿瘤细胞表面高表达靶标蛋白的高特异性识别和快速内吞作用,将药物运送到肿瘤细胞内,从而实现药物精准递送,提高抗肿瘤效果,降低对正常组织的毒副作用。本文致力于研究如何利用化学方法对核酸适体进行抗肿瘤药物修饰,通过建立药物可控释放可大幅提高偶联物抗肿瘤性能。本论文选取抗肿瘤小分子药物丝裂霉素C（MMC）、紫杉醇和喜树碱作为修饰分子,利用不同的化学键合策略实现了它们与核酸适体的高效偶联。在提高核酸适体的血清稳定性的同时,优化了药物代谢动力学性能,并最终探索偶联物在细胞水平上的抗肿瘤能力和活体水平上的靶向肿瘤能力。具体研究内容如下:（1）在第二章中,利用三种不同的连接子实现了MMC与核酸适体XQ-2d的高效交联,探索了不同药物释放机制对于偶联物细胞毒性的影响。细胞毒性实验表明,由两种还原环境响应的连接子所形成的偶联物展现出比非响应型连接子所形成的偶联物较高的毒性,同时偶联物的药物释放速度越快,表现出越强的肿瘤细胞杀伤作用。上述研究结果表明可通过可控释放型连接子策略提高MMC的生物利用度,进而提升偶联物的抗肿瘤效果。（2）第三章进行了毒性增强机制的探索。第二章研究结果表明通过连接子将MMC与核酸适体连接以后,偶联物对于肿瘤细胞的杀伤能力明显高于单纯的药物。本章将不同的核酸适体（XQ-2d,Sgc8c和AS1411）与MMC进行偶联,对其细胞毒性进行测定。实验结果表明三者的细胞毒性都明显高于MMC。随后以XQ-2d-MMC为例进行细胞毒性增强的机制研究。实验结果表明,核酸适体的特异性识别、高亲和力结合和受体介导的内化能力对有效抑制癌细胞生长也是至关重要的因素之一。（3）在第四章中,为了探索核酸适体-MMC偶联物应用于胰腺癌靶向治疗的可能性,利用硫代磷酸酯修饰的方法对核酸适体进行改造,以提高其抗酶切稳定性和药物递送效率。将硫代核酸适体与MMC连接,完成偶联物的构建。细胞毒性结果表明,硫代修饰后的核酸适体-药物偶联物对靶细胞仍保持着与MMC相同水平的杀伤能力。靶向内吞实验证明,该偶联物展现出更强的靶向药物递送能力。此外,硫代修饰可大幅提高核酸适体的血清稳定性,其血液循环半衰期增强了约5倍。（4）在第五章中,设计合成核酸适体-聚合药物偶联物用以提高偶联物的药物负载效率和血清稳定性。聚甲基丙烯酸酯上定点修饰不同数目的喜树碱药物和/或紫杉醇药物,然后再与核酸适体进行连接,形成具有较高药物负载效率的核酸适体-聚合药物偶联物。研究结果表明,该偶联物抗核酸酶降解能力显著增强,体内血液循环半衰期大幅延长,并表现出较高的肿瘤细胞选择性,可在胞内还原性物质的刺激下释放药物,展现出优异的细胞杀伤能力,还可实现两种抗癌药物的协同治疗。新开发的APDC将为新一代多功能核酸适体-药物偶联物的设计提供方向,具有较大的应用潜力。综上所述,本论文设计合成了不同连接子连接的核酸适体-丝裂霉素C偶联物,研究了连接子的化学性质对偶联物细胞毒性的重大影响;对偶联物细胞毒性增强的可能机理进行了探索;对核酸适体进行了全硫代修饰,提高偶联物的血清稳定性,并探索了其生物学性能;最后,设计合成了核酸适体-聚合药物偶联物来提高偶联物的药物负载效率,改善其肿瘤治疗效果。本文开展的一系列研究为核酸适体-药物偶联物的发展提供了有效参考,有望推动核酸适体在临床诊断与治疗方面的应用。