目的膀胱癌是泌尿生殖系统中一种常见的恶性肿瘤,在临床上主要分为非肌肉浸润型膀胱癌和肌肉浸润型膀胱癌。非肌肉浸润型膀胱癌易复发,给患者带来巨大经济和心理负担。浸润肌肉后易侵袭转移,危害患者生命。非肌肉浸润型膀胱癌进展为肌肉浸润型膀胱癌的潜在机制目前尚不清晰。越来越多的证据表明,糖基化参与肿瘤的恶性进展。此外,非肌肉浸润型膀胱癌术后膀胱内灌注方法传统,多年来没有明显的改进,患者依从性差。因此,解析非肌肉浸润型膀胱癌的恶性进展,揭示其中的关键事件,探明糖基化在膀胱癌恶性进展中的具体作用及机制,同时开发新型的膀胱内灌注给药系统,是遏制膀胱癌恶性进展,提升膀胱癌患者总体生存率的重要问题。方法本研究通过凝集素染色及流式细胞术表征膀胱癌细胞系N糖基化水平。并结合流式分选出高N糖基化水平的细胞,运用Transwell小室侵袭实验,划痕愈合实验,成球实验,克隆形成实验,探讨N糖基化对膀胱癌细胞侵袭,迁移,以及干性能力的影响。随后利用免疫组织化学继续表征小鼠原位癌模型的N糖基化状态。生信分析发现膀胱癌T1G3向T2进展过程中的关键糖基化基因ST3GAL5,接着实施获得功能和失去功能实验揭示ST3GAL5在膀胱癌恶性进展中的具体作用,并用ST3GAL5下游通路激活剂和抑制剂探讨其中的机制。对于膀胱内灌注新型给药系统的研发,依靠单宁酸将磁性四氧化三铁络合到酵母细胞表面,同时在表面再原位合成有机金属框架,形成能够在外界磁场下驱动的细胞马达。使用激光共聚焦显微镜,流式细胞术,扫描电子显微镜,能量色散X射线光谱学以及死活染色等对制备的细胞机器人进行表征,随后研究了其在旋转磁场下的运动情况以及在体外载阿霉素对膀胱癌细胞系杀伤评价。结果实验发现,在2D状态培养的细胞系不同N糖基化水平的细胞在侵袭,迁移,以及干性能力上并无显著差异,然而在3D水平,即小鼠体内膀胱癌模型中,高N糖基化水平的细胞的确位于侵袭肌肉的前沿,表明其高侵袭迁移能力。接着,生信分析数据表明ST3GAL5与膀胱癌恶性进展显著负相关,过表达ST3GAL5能够抑制膀胱癌细胞的侵袭迁移,干扰ST3GAL5能够促进膀胱癌细胞侵袭迁移。GSEA,细胞系免疫荧光以及组织芯片显示ST3GAL5与ID2表达显著正相关。ID2所在通路激活剂和抑制剂实验表明ST3GAL5部分通过影响BMP4-Smad1/5/8通路来发挥其功能。制备的基于酵母的磁控细胞机器人能够在外界旋转磁场操控下具有优异的运动性能,同时亦能在不同生物液体中保持运动。体外杀伤评价显示运动的载药细胞机器人对细胞杀伤明显强于静止的药物递送系统。结论总之,本研究初步表征了膀胱癌不同细胞系的N糖基化状态,并研究了其对膀胱癌细胞功能的影响。确定了膀胱癌恶性进展过程中糖基化基因ST3GAL5所起的保护性作用以及行使保护功能的部分机制,完善了糖基化调控肿瘤恶性进展的网络,同时为膀胱癌的诊疗提供新的潜在靶点。新型的基于细胞的运动的给药系统加快了药物与细胞结合的机率,提高了治疗效率,缩短了治疗时间,此外,还可以递送ST3GAL5过表达蛋白或相应通路激活剂进而遏制膀胱癌恶性进展,具有潜在的应用的价值,可以提高病人的依从性。图38表1参102