细胞凋亡又称程序性细胞死亡，它是在胚胎发育、保持生物体内环境的稳定中起重要作用的正常生理过程。但是如果细胞凋亡一旦失控，就会导致许多疾病的发生，如中风、心肌缺血、神经退性疾病和癌症等。Caspases(cysteinyl-aspartate-specific proteases)作为一类重要的蛋白水解酶家族在细胞凋亡中起着非常重要的作用，因此也就成为药物发现的潜在靶点，有关Caspases抑制剂的研究也被认为是寻找治疗细胞过度凋亡引起的相关疾病的有效手段。　　 本文第一部分工作即是对前期陈益华博士工作的进一步拓展，利用Caspases酶催化的分子机制和结构信息，通过合理药物设计和化合物库合成及系统的构效关系研究，发现了一类全新结构的非肽类小分子Caspase-3抑制剂，这类抑制剂在分子水平上对Caspase-3显示了高的活性，细胞水平的实验结果表明，此类抑制剂在一定浓度下具有明显的抗凋亡保护作用，而在缺血性脑中风模型中，此类抑制剂在很低的剂量下就能显著降低暂时性缺血引起的大脑皮层下核团及大脑皮层的损伤，同时能明显改善暂时性MCAO模型中大鼠的神经症状，这将为研究新型的治疗和预防中风的创新药物提供一个新的方向。　　 目前已经获得了Caspase-1(ICE)和Caspase-3(CPP32)的X线结晶图像，结果显示它们具有相似的空间结构，不同源的序列主要存在于P20的N端和P20与P10交界处。本文第二部分工作是以前面工作为基础，通过对不同Caspase亚型结构上的差异进行分析比较，设计、合成了一类新的isoquinoline-1，3，4-trione衍生物，它对Caspase-1显示了非常高的抑制活性，活性最好化合物的IC50达到19nM左右，而且它与酶的结合是不可逆，缓慢的；在细胞水平上化合物也是有效的，在U-937细胞上它可以抑制Caspase-1的活性，影响IL-1β的成熟分泌，效果显著，并且在一定的浓度下显示了剂量依赖关系。这些研究可能为临床上的炎症疾病治疗药物提供一个有效的先导化合物。　　 第三部分，PET技术是一种新的研究药物的生物学行为、疗效和毒性的强有力的科学工具。这项技术已被证明在加速药物的发现和发展过程中起着非常重要的作用，尤其是在神经系统药物发展过程中。细胞凋亡是生命的基本特点之一，但是如果凋亡过度就会导致中风和神经退行性等疾病的发生；Caspase在细胞凋亡过程中起着非常重要的角色，说明针对它发展一种PET显影凋亡成像是十分合适的。根据前面的Caspase-3抑制剂的结构活性关系研究，结合暂时性缺血引起的大鼠脑中风模型实验结果，考虑合成的难易程度，本文作者利用分子相似性和生物电子等排原理，设计合成了氟化的Caspase-3抑制剂以及它的氟化前体，并对氟化条件进行了优化，以适用于PET探针的合成和实验。