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MFTZ-1是由中国科学院昆明植物所沈月毛研究员课题组从美登木种子培养基中的放线菌株Is9131中提取和分离的多酮类化合物。它是由methyl-nonactate和methyl-homononactate环化组成的dimeric dinactin。本研究证明该化合物具有明显的体内外抗肿瘤活性，并对其作用机制进行深入探讨。
首先，我们采用四氮唑盐(MTT)还原法检测MFTZ-1对17株肿瘤细胞株的体外增殖抑制作用。结果显示MFTZ-1对各种组织来源的肿瘤细胞株均具有明显生长抑制作用，表现出广泛的细胞毒作用，其IC50平均值为0.905μM。同时，还检测了MFTZ-1对三株多药耐药细胞株(K562/A02、KB/VCR和MCF7/ADR)的细胞毒作用，结果表明该化合物能显著抑制这三株多药耐药细胞的生长，平均耐药因子(RF)仅为2.48，显著低于VP16(RF为150.35)、ADR(RF为105.97)和VCR(RF为197.39)。提示MFTZ-1具有良好的抗耐药作用。此外，我们进一步评价了MFTZ-1的体内抗肿瘤作用，结果证实其能够抑制人卵巢癌HO-8910裸小鼠移植瘤的生长。
由于MFTZ-1在体外显示出广泛的细胞毒作用，我们对其主要的抗肿瘤作用靶点进行了深入研究。DNA拓扑异构酶(topoisomerase，Topo)具有重要的细胞生物学功能，它已经成为抗肿瘤药物重要的作用靶点。本研究应用多个实验模型对MFTZ-1的Topo抑制作用进行多方位和多层次的确证。pBR322解旋反应和kDNA的去连环试验证实MFTZ-1能够特异性抑制TopoII的活性，对TopoI没有明显的作用；DNA伸展试验表明MFTZ-1不能嵌入DNA，并且表面等离子共振(SPR)技术证实MFTZ-1能与hTopoIIATPase域直接结合；Tardis实验则明确其作用方式为TopoII毒剂，能够稳定TopoII和DNA形成的可切割复合物。随后，采用酿酒酵母遗传系统，在细胞水平上也证实了MFTZ-1是一个新的TopoII毒剂。
由于MFTZ-1能够促进TopoII介导的DNA断裂，提示其抗肿瘤作用可能是细胞DNA断裂损伤的结果。我们采用多种方法检测MFTZ-1对DNA损伤和细胞凋亡的诱导作用。结果表明MFTZ-1能够引起HL-60细胞DNA双链断裂，进而诱导细胞凋亡。ATM/ATR抑制剂咖啡因(caffein)可以部分逆转MFTZ-1诱导的HL-60细胞凋亡，证实ATM/ATR介导的DNA双链断裂损伤与MFTZ-1诱导的细胞凋亡有直接的关系。本研究还考察了MFTZ-1抑制TopoII活性与细胞DNA损伤以及抗肿瘤效应之间的关系。应用HL-60和HL-60/MX2(TopoII缺失)细胞模型，比较分析MFTZ-1对这两株细胞的作用差异。结果显示，在相同条件下，MFTZ-1对HL-60/MX2细胞的DNA损伤、细胞凋亡以及细胞毒作用明显弱于对HL-60细胞的作用。另外，应用TopoII催化抑制剂阿克拉霉素(aclarubuein，Acl)进行的研究发现Acl不仅能够对抗MFTZ-1对HL-60细胞的DNA损伤作用，也能抑制其诱导的细胞凋亡。以上结果强烈提示MFTZ-1诱导的DNA双链断裂和细胞凋亡是由于其诱导的TopoII断裂可切割复合物引起的。
此外，为更好地阐明MFTZ-1的抗肿瘤作用机制，我们对MFTZ-1诱导的细胞凋亡所涉及的信号转导通路进行了初步的探索。结果显示，MFTZ-1作用后可促进Bax表达，以及抑制Bcl-2和Bcl-xl表达，但是对Fas和Fas-L的表达没有明显的影响；线粒体下游信号分子Caspase-3、-7、-9和PARP均被切割成其活性形式表达，但是没有Caspase-8激活；运用线粒体摄取的染料DiOC6(3)检测线粒体膜电位的变化，发现MFTZ-1能引起线粒体膜电位明显下降：Westernblot结果还显示MFTZ-1可促使Cytoc和AIF释放入胞浆。Caspase-9和总的抑制剂均可抑制MFTZ-1诱导的细胞凋亡，进一步证实其诱导的细胞凋亡依赖线粒体途径，并非依赖死亡受体途径。此外，研究发现MFTZ-1也能够激活Caspase-2的表达，并且Caspase-2抑制剂能够逆转Caspase-9和Caspase-3的激活，以及PARP的切割，提示Caspase-2激活了线粒体途径的细胞凋亡信号通路。
综上所述，本研究发现天然化合物MFTZ-1具有较强的体内外抗肿瘤活性，并对多株耐药细胞株具有明显的生长抑制作用。对其机理研究表明MFTZ-1是一个新的DNA非嵌入型TopoII毒剂，能够引起显著的DNA损伤，从而诱导肿瘤细胞凋亡，其诱导的细胞凋亡依赖线粒体途径。
本论文还对TGF-β诱导的早期反应基因(TGF-βinducibleearlygene，TIEG)在化疗药物作用过程中所扮演的角色以及可能涉及的信号转导通路进行了研究。尽管越来越多的证据表明TIEG作为TGF-β的一个重要效应分子与肿瘤的发生、发展密切相关，但是TIEG在化疗药物抗肿瘤治疗中所起的作用迄今为止未曾有过报道，本研究的结果显示不同类型的化疗药物均可诱导TIEG的表达：选取其中的两个化合物HHT和SAL进一步的研究显示，它们可以时间和剂量依赖性地诱导TIEG和Smad2的升高，Smad7出现先升高后降低的现象，但是TGF-β的表达并未发生改变。siTIEG抑制TIEG的表达，同时也抑制了药物引起的Smad2和Smad7改变，并且部分逆转药物的细胞毒效应。TIEG过表达可抑制细胞的增殖，这些结果提示化疗药物通过诱导TIEG的表达，激活Smads信号通路，进而抑制细胞增殖。