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Bcl-2（B-cell lymphoma-2）家族蛋白是细胞凋亡通路的关键调控因子,包括抗凋亡成员（Bcl-2、Bcl-XL、Mcl-1、Bcl-W和A1）与两类促凋亡成员：多域蛋白（Bax、Bak）和BH3-only蛋白（Bom、Puma、Noxa、Bad、Bid、Bmf、Bik和Hrk）。它们之间发生蛋白-蛋白相互作用,调控内源性细胞凋亡通路。研究表明,相当一部分实体瘤细胞和血液肿瘤细胞内源高表达Bcl-2抗凋亡蛋白,因此逃避凋亡,得以永生。例如在急性髓系白血病AML （Acute myelocytic leukemia）中,Mcl-1（Myeloid cell leukemia-1）的高表达特性是白血病细胞得以持续生长和扩散的关键因子。多域蛋白中的Bax （Bcl-2-associated x protein）蛋白和Bak（Bcl-2homologous antago-nist/killer）蛋白是调控内源性细胞凋亡通路的效应因子。它们直接导致线粒体膜通透性增高,促使细胞凋亡。但是,两个效应因子Bax和Bak之间的地位是否等同,机体细胞中存在两个效应因子是否显得冗余,至今仍然存在争论。大多数传统模型表明Bak和Bax在细胞凋亡进程中相互进行补偿。但是在某些情况下,两个蛋白则分别行使各自的功能。Bcl-2蛋白抑制剂通过拮抗Bcl-2促凋亡蛋白,释放Bax和Bak,诱导细胞凋亡,发挥抗肿瘤的作用。目前进入临床试验期治疗AML的小分子BH3模拟物包括ABT-737,AT-101, Obatoclax。然而,AML对于ABT-737显示出抗性,因为ABT-737不能够有效的拮抗Mcl-1蛋白。AT-101, Obatoclax虽然能够同时拮抗Bcl-2和Mcl-1蛋白,但其诱导凋亡,并不是完全通过依赖Bak/Bax途径,对正常细胞的非特异性毒性,限制了其临床应用。小分子S1是一个我们实验室研究发现的特异性的BH3模拟物。已经证明S1是通过依赖Bax/Bak的内源性凋亡通路诱导肿瘤细胞凋亡,因此S1在诱导肿瘤细胞凋亡的过程中表现出高效、低毒的优势。尤其是它对Mcl-1蛋白具有很高的亲和力（Ki=58nM）,显著高于已经处于临床试验阶段的同类分子ABT-737。因此,S1可能在ABT-737耐药的AML细胞中发挥高效抗癌活性。本论文的研究目的是探索小分子S1在AML细胞系和原代AML细胞中的抗癌分子药理学机制和肿瘤分子标志物（Tumor Marker）,为S1未来的临床试验提供指导。肿瘤分子标志物是反映肿瘤存在的化学类物质。它们或不存在于正常成人组织而仅见于胚胎组织,或在肿瘤组织中的含量大大超过在正常组织里的含量,它们的存在或量变可以提示肿瘤的性质,借以了解肿瘤的组织发生、细胞分化、细胞功能,以帮助肿瘤的诊断、分类、预后判断以及治疗指导。因此,研究肿瘤标志物对于肿瘤的预防,检测和治疗的意义非常重大。首先,我们将S1作用于三株AML细胞系和二十七例AML患者的原代细胞。通过Annexin V-FITC-PI双染以及流式细胞仪检测、Caspase检测、免疫共沉淀等实验证明了S1在AML细胞通过内源凋亡通路诱导细胞凋亡,诱导过程完全依赖Bax/Bak蛋白。S1在不同细胞中的敏感性差异很大（EC50范围在500nM-80μM）。通过统计学分析,证明单一Bcl-2家族蛋白的表达量不能作为S1的预测分子标志物,而S1诱导的Bak蛋白的激活量与S1的敏感性线性相关性。最后,通过合成S1衍生物,能促使Mcl-1蛋白的泛素化从而增强Bak蛋白的激活,提高S1在AML中的敏感性。我们的研究确定了S1诱导的Bak蛋白的激活量是S1在AML中的分子标志物。