第一部分肺癌为近年来高发高致死性的恶性肿瘤,大多数患者临床确诊时都为中晚期。但是,对中晚期肺癌未见具有特效的抗癌药物,包括酪氨酸激酶抑制剂(TKI)类药物也大多会出现耐药复发。所以,开发新靶点抗癌药物仍然任重道远。本课题拟在前期工作基础上,围绕着恶性肿瘤的能量代谢和氨基酸转运体进行了探索和研究,发现利用F18标记的谷氨酸在PET-CT的分布呈现聚集效应,因此,本课题选择谷氨酸作为靶向性的转运载体与三羧酸循环(TCA)的第一个底物草酰乙酸进行偶联,设计出新型化合物ZT-18。第一章ZT-18的合成表征:以L-谷氨酸二叔丁酯盐酸盐(H-Glu(Ot Bu)-Ot Bu?HCl)和单氯酰乙酯为原料,采用液相合成法,先酰化后耦联合成化合物ZT-18。经高效液相色谱、质谱、氢谱、碳谱技术分析确定其分子量和分子结构,与目标产物相符合。经分离纯化并冻干处理后,得到纯度大于96%的新实体化合物ZT-18。第二章ZT-18的稳定性研究:采用中国药典稳定性研究方法对ZT-18的稳定性进行系统研究。其中主要包括影响因素试验、加速试验、长期试验三个方面的内容。实验结果表明,ZT-18受温度,湿度和强光的影响较大,较易吸潮结块,但其含量相对较稳定。第三章ZT-18的药效学研究:对ZT-18在荷瘤裸鼠体内外的抗肿瘤药效进行了研究。MTT体外实验结果显示,ZT-18在体外对肺癌细胞未表现出显著抑制作用。但是,体内药效学实验结果提示,ZT-18在SPCA-1肺癌荷瘤裸鼠模型中具有剂量依赖性的抗肿瘤效应,说明ZT-18可能是作为肺癌靶向化合物以前药(Pro-drug)的形式在体内发挥抗肿瘤作用。第四章ZT-18抗肿瘤作用机制研究:谷氨酸在体内转运一般借助于glast转运体进行胞内转运。所以,我们对各实验组glast的基因和蛋白质表达的差异进行了研究,采用westernblot和real-timepcr验证谷氨酸转运体glast检测在荷瘤模型动物肿瘤组织的表达水平与zt-18之间的量-效关系。real-timepcr实验结果表明,在spca-1荷瘤裸鼠肿瘤组织中,glast的mrna表达水平均与药效呈负相关性。同时,westernblot实验也证明了glast在荷瘤裸鼠肿瘤组织中的蛋白表达水平与药效之间的关系呈负相关性。第二部分作为常用的传统活血化瘀中药,莪术在中医理论指导下,用于破淤、活血、抗肿瘤使用的复方中的频次越来越高,临床上已经证实了莪术及其复方制剂具有一定的抗肿瘤、抗病毒、抗菌和抗血栓等作用,是一个具有良好开发前景的中药。莪术挥发油是莪术根茎中的重要成分,作为抗病毒,抗肿瘤药物收载于2015年版《中国药典》。莪术油制剂已广泛应用于临床治疗,其组分、药理作用和相关性研究也一直是多年来的研究热点。莪术烯就是莪术挥发油中的主要活性中间体,与莪术油中的抗癌主成分呋喃二烯是一对热敏物质。目前有关莪术烯的文献报道多是关于其天然药物化学成分及其提取工艺的研究,较少涉及活性成分机制如莪术烯的药效学和作用机制的研究。因此,本论文拟以莪术挥发油中提取出的单体成分莪术烯为研究对象,体外研究了莪术烯对肺腺癌细胞a549的抑制和诱导凋亡作用,并进一步研究其抗肿瘤作用机制与gsta1表达的关系。第一章莪术烯的体外抗肿瘤药效学实验:采用了mtt法研究了莪术烯对人肺腺癌细胞a549增殖和诱导凋亡的影响。以顺铂作为阳性对照药,a549细胞在不同浓度的莪术烯干预不同时间后呈现出不同的增殖效应,与剂量和时间呈正相关依赖性。6.25、12.5、25、50、100μmol/l浓度的莪术烯作用48h时,a549细胞的增值抑制率分别为1.90%、7.81%、16.65%、42.57%、70.01%。分别作用24h、48h、72h之后的ic50值为236.60μm、60.72μm、57.17μm。实验研究结果表明,莪术烯对人肺腺癌细胞a549有增殖抑制作用,其药效呈剂量和时间依赖性。第二章莪术烯诱导肿瘤细胞凋亡机制研究:采用了hoechest33258细胞核染色法观察莪术烯干预时肺癌细胞a549凋亡的细胞形态学变化。不同浓度的莪术烯干预48h之后,空白对照组的A549细胞呈正常细胞形态的蓝色荧光,相比之下,高剂量莪术烯组的细胞则细胞总数量大幅度减少,凋亡细胞增多,呈现染色质凝集、核固缩、凋亡小体等标志性特征。各组细胞总数目与剂量呈负相关性,而凋亡小体比率与剂量则呈正相关性。实验结果表明,在一定剂量范围内莪术烯可诱导A549细胞凋亡。第三章莪术烯诱导肿瘤细胞凋亡周期阻滞的机制研究:采用流式细胞术研究莪术烯对A549细胞的凋亡诱导作用以及对细胞周期的影响。实验结果表明,不同浓度的莪术烯可诱导A549细胞出现不同程度的凋亡,凋亡率与剂量呈正相关依赖性。而且,细胞周期实验中,莪术烯干预48h后,对照组中的G2/M期的细胞比率为3.92%,随着莪术烯剂量的升高,G2/M期的细胞比率越来越高,最高剂量为11.78%,这提示了莪术烯对A549的凋亡诱导作用可能是将细胞阻滞在G2/M期而实现的。第四章莪术烯抗肿瘤作用与GSTA1表达相关性的研究:分别采用Western Blot和Real-time PCR检测莪术烯作用A549细胞48h后,对GSTA1蛋白表达和mRNA表达的影响,以研究GSTA1在莪术烯介导A540细胞增殖和凋亡中的作用。结果显示,莪术烯干预后,A549细胞中的GSTA1蛋白质表达水平和mRNA表达水平均下调(P<0.05)。实验结果表明,莪术烯可能通过抑制GSTA1的表达,促进细胞凋亡。综上所述,本课题研究开发的小分子靶向性化合物ZT-18,其结构在国内外尚未见文献报道,并且其在体外无效而在肺癌荷瘤裸鼠体内具有较好的抗肿瘤作用,所以其具有前体药物的特性,是一个具有良好开发前景的新型化合物。中药单体莪术烯在体外对肺腺癌细胞A549有增值抑制、诱导凋亡、以及G2/M期阻滞作用,也可以通过下调GSTA1的表达,促进细胞凋亡,有望成为周期特异性地治疗肺癌的一种天然单体化合物抗癌新药。