顺铂是癌症临床治疗中广泛使用的一种金属药物，但是其毒副作用大、癌细胞容易产生抗药性的缺点限制了它的进一步应用。为了克服这些缺点，研究者转而开发其他金属类抗肿瘤药物。其中钌类化合物以其良好的水溶性、并且与顺铂无交叉抗药性等优点，被认为是铂类抗癌药物潜在的替代者之一。特别是具有[(η6-arene)Ru(en)(Cl)]+结构的有机金属钌化合物在体外和体内测试中均表现出了良好的抑制癌细胞增殖的活性。虽然该系列化合物与顺铂一样都是以DNA为作用靶点，但是它对抗顺铂的癌细胞仍有较好活性，因此有必要深入研究其与DNA的相互作用。另外，为了进一步提高有机金属钌化合物对癌细胞的靶向性、降低毒副作用，我们实验室成功将靶向癌细胞膜上高表达的表皮生长因子受体(EGFR)的抑制剂——吉非替尼衍生物配体偶联到钌化合物上，研究结果表明该类化合物既保留了吉非替尼衍生物配体的EGFR抑制活性，又保留了有机金属钌部分与DNA的反应特性，能够诱导癌细胞的早期凋亡，是一类具有双靶点功能的有机金属钌抗癌化合物。但是，这一特性仍需要在细胞层次得到证实。因此，本沦文就是围绕这两类有机金属钌抗癌化合物的作用机理展开，研究的主要内容如下:　　1.本课题组前期研究利用核酸外切酶酶解和LC-MS鉴定有机金属钌抗肿瘤化合物[(η6-biphenyl)Ru(en)Cl]+(1)与单链DNA(5-CCCA4G5C6CC-3(Ⅰ) and5-CCC3G4A5CCC-3(Ⅱ))的相互作用位点时发现，用5端DNA外切酶牛脾磷酸二脂酶(BSP)酶解钌化的DNA链时，水解停止在链Ⅰ的A4位点，链Ⅱ的C3，G4位点;而用3端外切酶蛇毒磷酸二酯酶(SVP)酶解钌化的两条DNA链时，水解停止在链Ⅰ的G5，链Ⅱ的G4位点。酶解的结果不能明确指出钌化合物与DNA相互作用的位点。因此，本研究采用CID模式直接对钌化DNA产物进行碎裂，通过产生的一系列[ai-B]/wi互补碎片离子，二级质谱清晰地证明钌化合物与链Ⅰ的G5和链Ⅱ的G4位点结合，与文献报道的该系列钌化合物对鸟嘌呤碱基的高选择性完全一致。这一研究结果提醒我们，利用核酸外切酶酶解鉴定金属化合物和DNA的结合位点时应特别注意含较大配体的化合物，因为这些大配体的朝向可能会阻碍DNA外切酶对作用位点相邻位置磷酸二酯键的水解，而误导结合位点的鉴定。　　2.综合应用HPLC-ESI-MS、CD和分子对接技术，研究了有机金属钌化合物[(η6-biphenyl)Ru(en)Cl]+(1)与人端粒 G-四链体 DNA（5-A1 GGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG22-3）之间的相互作用。质谱分析结果显示，端粒DNA形成G-四链体后，低浓度的钌化合物更倾向于与“loop”环上的胸腺嘧啶T（T17和T18）结合;钌化合物浓度升高时，除与T17和T18结合外，还可以和构成G-四链体平面的鸟嘌呤G碱基结合。圆二色谱和热稳定性实验研究结果表明，低浓度的钌化合物对G-四链体DNA二级结构有一定的稳定作用，而高浓度的钌化合物有可能会破坏G-四链体的结构。分子对接模拟结果显示，钌化合物与T17和T18结合时，联苯配体能够插入到G-四链体的四分体平面，这种非共价的结合可能是导致G-四链体稳定性增强的原因。而钌化合物与G碱基结合时，很可能会破坏G-四链体的稳定性。　　3.建立了一种基于可寻址硅片的共聚焦激光扫描光谱(CLSM)和飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)联用成像方法，研究了有机金属钌抗癌化合物在癌细胞中的亚细胞分布。选取了在分子水平研究中只作用于DNA的钌化合物[(η6-benzene)Ru(en)Cl]+(2)和具有双靶点功能的、能同时作用于细胞膜上EGFR和细胞核中DNA的钌化合物[(η6-benzene)Ru(N，N-L)Cl]+(3，L:4-anilinoquinazoline ligand)，比较研究他们在EGFR低表达的MCF-7细胞和EGFR高表达的HeLa细胞中的分布。结果表明该方法能够实现对同一个单细胞先后进行荧光成像和质谱成像，化合物2主要分布在细胞核中，与其以DNA为靶点的分子水平研究结果一致;而钌化合物3在细胞膜上和细胞核内均有分布，证实了该钌化合物的双靶点特性。　　4.利用ToF-SIMS初步研究了15N标记的基因芯片和Alk-SMase基因敲除小鼠的肠组织切片。ToF-SIMS可以实现对15N标记的DNA基因芯片的较高质量分辨率的质谱分析（m/z=27的分辨率R=7000）和高空间分辨率的化学成像分析。对基因敲除的小鼠大肠和小肠组织的成像研究结果表明，相对于正常的大小肠组织，基因敲除的肠组织的形态发生了明显的变化，但是具体成分的变化需要进一步的分析。