乳腺癌发病率屡创新高,现已成为新增发病最高的肿瘤。紫草宁作为传统中草药有效成分,能通过诱导凋亡,抑制血管再生,抑制酪氨酸激酶信号通路等等,发挥多重抗肿瘤活性。但由于其多重活性抑制作用导致了较大的毒副作用,严重影响了其临床应用的价值。因此,我们希望通过结构修饰来提高紫草宁的靶向性,从而提高其抗肿瘤活性。PDHC/PDK轴是细胞糖代谢途径中一条重要的信号通路,是肿瘤治疗的重要靶点。丙酮酸脱氢酶激酶PDK1可使得丙酮酸脱氢酶复合物（PDHC）E1a亚基上多个丝氨酸残基发生磷酸化,降低其活性,抑制丙酮酸进入三羧酸循环,进而可以加速肿瘤糖酵解过程。因此,可通过设计PDK1抑制剂,提高其下游PDHC活性,迫使肿瘤细胞进行氧化磷酸化,促进肿瘤细胞凋亡。由此,我们在紫草宁的结构基础上,引入了靶向PDK1的硫辛酸片段,设计合成了15个新型紫草宁硫辛硫醚衍生物（E1-E15）并对他们的结构进行了鉴定。在体外抗肿瘤实验中,我们首先对其抗细胞增殖活力进行筛选,发现衍生物E2与E5对各乳腺癌细胞具有良好抗增殖能力,且对MDA-MB-231抑制作用最为明显;在凋亡诱导实验中发现,E2与E5处理后,MDA-MB-231细胞发生凋亡的现象最为显著;蛋白表达检测发现,它们可通过影响肿瘤细胞线粒体凋亡途径（Bcl 2、Bax等）和死亡受体通路中关键蛋白（Fas、caspase 8等）来诱导细胞发生凋亡;E5处理后,肿瘤细胞内活性氧水平显著提高;此外,E2与E5还可通过上调黏附分子E-cadherin的表达,下调N-cadherin以及波形蛋白的表达,影响肿瘤细胞上皮间质转化过程;另外,E2与E5也同样下调Wnt/β-catenin信号通路中关键信号β-catenin,抑制肿瘤侵袭和迁移。在体内抗肿瘤实验中,我们通过建立裸鼠植瘤模型,检测衍生物体内抗肿瘤效果。结果显示:与对照组相比,E5与SK组的肿瘤体积显著减小,这表明E5与SK在小鼠体内发挥着良好的抗肿瘤活性;随给药次数的增加,SK组小鼠体重迅速下降,精神萎靡,而E5组小鼠的体重变化幅度不大,精神状态也较好,这表明,相比于SK,E5的毒副作用明显降低。另外,在探究作用机制中,我们首先检测衍生物与靶点PDK1的结合能力,通过分子对接模拟和亲和力分析发现E5可与PDK1稳定结合,且具有良好的亲和力;其次,通过酶活实验发现E5可显著抑制PDK1的活力;通过蛋白印迹分析发现,E5可显著抑制MDA-MB-231细胞中PDK1的表达,进而抑制其下游PDH的磷酸化Ser232,Ser293和Ser300的水平,以逆转肿瘤细胞异常糖代谢过程。在本研究中,我们设计出一系列新型紫草宁硫辛硫醚衍生物,它们可通过靶向肿瘤异常糖代谢通路中的关键蛋白PDK1,在体内外发挥较强的抗肿瘤作用;且与母体化合物SK相比,毒性显著降低,有望成为良好的抗肿瘤候选分子。