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藻蓝蛋白是我国允许使用的天然食品着色剂之一,同时也是一种重要的安全无副作用的功能性食用色素。本研究以非小细胞肺癌A549、H1299、H460和LTEP-a-2四种细胞系作为模型,研究藻蓝蛋白在肺癌中的功能及其潜在的调控途径。首先对藻蓝蛋白处理后的肺癌细胞的存活率和生长曲线进行了测定,结果显示处理组的细胞存活率和生长速率显著下降,说明藻蓝蛋白能够抑制肺癌细胞的增殖。为了进一步探究藻蓝蛋白是如何抑制细胞的增殖,利用流式细胞术检测了细胞的周期分布情况,发现细胞周期转换点相关基因(CyclinE、CyclinA)的表达异常而引起细胞发生G1(LTEP-a-2细胞)或S期(A549、H1299、H460细胞)阻滞。为了分析藻蓝蛋白处理后对肺癌细胞的群体依赖性和增殖能力的影响,检测了藻蓝蛋白处理后细胞的集落的形成能力,结果表明,与对照组相比,藻蓝蛋白能够使肺癌细胞的集落克隆数显著下降,即藻蓝蛋白能够降低肺癌细胞的独立生存能力和环境适应能力。最后利用划痕修复试验探究了藻蓝蛋白处理后的肺癌细胞体外迁移能力,结果表明,藻蓝蛋白处理后的细胞迁移率有显著降低,说明藻蓝蛋白能够抑制非小细胞肺癌的迁移能力,紧接着利用western-blot检测了迁移相关基因的表达情况,发现藻蓝蛋白能够显著降低mmp2和mmp9的表达。接下来探究了藻蓝蛋白对非小细胞肺癌凋亡的影响。发现藻蓝蛋白能够引起肺癌细胞的形态发生异常改变,初步认定为藻蓝蛋白能够引起细胞的凋亡,随后利用流式细胞术检测了藻蓝蛋白处理后细胞的调亡情况,发现处理后的细胞早期和晚期凋亡率明显增加,同时促凋亡基因Bax、Bad出现上调,抑凋亡基因Bcl-2、Bcl-xl等出现下调,结果表明藻蓝蛋白能够通过调控经典的凋亡因子的表达而诱导细胞凋亡。此外,对藻蓝蛋白处理前后的A549细胞进行了转录组学的测序分析。首先通过表达差异分析发现有8998个基因发生显著上调,8097个基因发生显著下调,其次对这些差异基因进行GO和KEGG通路富集分析,结果显示NF-κB通路具有显著性差异,其中对于NF-κB通路富集的关键显著性差异基因THEM4、RIPK1、TIRAP等进行了转录水平的验证,与转录组的结果基本一致。最后利用western-blot对PI3-AKT、NF-κB通路关键蛋白进行了检测,发现藻蓝蛋白能够显著抑制PI3-AKT、NF-κB通路的活性。综上所述,本研究通过体外细胞表型实验发现藻蓝蛋白能够显著抑制非小细胞肺癌细胞的体外生长和迁移能力,并且促进细胞的凋亡,通过转录组高通量测序分析发现藻蓝蛋白参与调控细胞中的多个信号通路,其中PI3-AKT、NF-κB信号通路可能对肺癌细胞的生长抑制有重要调控作用。本研究为新型抗癌类功能性食品着色剂的深度利用以及非小细胞肺癌的安全性治疗提供了必要的理论基础。