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鬼臼毒素是重要的抗肿瘤药物的原料，以它为先导化合物已经开发出如依托泊甙(VP16)、替尼泊甙(VM26)等临床抗肿瘤药物。青蒿素是我国第一个真正意义上的世界级新药，它作为治疗疟疾的特效药，已经越来越被世界认可，最近研究发现青蒿素具有显著的抗肿瘤活性，因而已经成为抗肿瘤新药研究的热点。本课题为寻找新的抗肿瘤药物，以鬼臼毒素和青蒿素为先导化合物，针对它们不同的作用机理，设计并合成了一种鬼臼毒素青蒿素琥珀酸酯衍生物：4-去甲基-4β-(4-硝基苯胺)-4-脱氧鬼臼毒素青蒿琥酯(GA)，希望能充分利用4-去甲基-4β-(4-硝基苯胺)-4-脱氧鬼臼毒素(GL331)特异性抑制肿瘤细胞拓扑异构酶Ⅱa和青蒿琥酯(Art)作用肿瘤细胞释放出自由基离子等特点，针对多种靶点共同发挥作用，从而提高抗肿瘤活性。为此，本课题利用MTT、Hoechst荧光染色、流式细胞技术等细胞生物学方法以及Western-blot等分子生物学方法和计算机辅助药物设计等手段对GA的抗肿瘤活性进行了研究。
本课题首先利用有机溶剂萃取法、硅胶柱色谱等手段，从中药桃儿七中提取出鬼臼毒素，从黄花蒿中提取出青蒿素，并运用光谱数据(UVIR，EIMS，1H-，13C-NMR)，确定它们的结构。此外还开发出更加环保高效的鬼臼毒素提取工艺，并进行了中试放大研究。
其次为得到目标化合物4-去甲基-4β-(4-硝基苯胺)-4-脱氧鬼臼毒素青蒿琥酯(GA)，本课题以鬼臼毒素和青蒿素为先导化合物，化学合成得到GL331和青蒿琥酯(Art)，然后通过酯化反应得到目标化合物，并运用光谱数据(UV,IR，EIMS，1H-，13C-NMR)，确定它的结构。
为验证所得的目标化合物的生物活性，本课题通过体外MTT细胞毒性试验，测定GA对四种肿瘤细胞和一种正常细胞的细胞毒性并筛选出其中对GA最为敏感的细胞株-人口腔表皮KB-3-1肿瘤细胞，其IC50值为5.05±0.12μM。针对KB-3-1肿瘤细胞，GA的IC50值是GL331的IC50值的0.79倍，是Art的IC50值的0.41倍，是阳性对照药依托泊甙(VP16)的IC50值的0.45倍，这说明GA具有更高的生物活性。通过Hoechst33258荧光染色显示，经一定浓度GA处理的KB-3-1肿瘤细胞呈现核染色质浓缩以及出现凋亡小体等典型的细胞凋亡的特征。流式细胞技术检测结果显示KB-3-1肿瘤细胞亚G1峰的含量随GA作用浓度的增加而增加。上述实验结果揭示GA可以诱导KB-3-1肿瘤细胞调亡。
本课题还检测到KB-3-1细胞高表达转铁蛋白受体，表达量达到94.2﹪。通过MTT方法发现，转铁蛋白Holotransferrin可以明显增强GA和Art对肿瘤细胞的细胞毒性，其活性分别提高了3.2倍和2.5倍，但并未影响GL331的生物活性。通过Hoechst33258荧光染色显示，转铁蛋白Holotransferrin可以使细胞对GA更加敏感，细胞核裂变更加明显。流式细胞技术检测结果显示转铁蛋白可以明显增加GA处理的肿瘤细胞的亚G1峰的含量，促进GA引起的肿瘤细胞凋亡。
为了探讨GA引起细胞凋亡的原因，本课题利用Western-blot方法考察了GA对KB-3-1细胞中Bcl-2、Bax蛋白表达的影响。实验结果表明GA能够剂量依赖性降低KB-3-1细胞株Bcl-2蛋白表达水平，升高Bax蛋白的表达水平，其结果使Bcl-2/Bax的比值降低，从而诱导细胞的凋亡。
最后本课题还利用计算机药物辅助设计分子对接手段，初步探讨GL331和GA对人拓扑异构酶Ⅱa的抑制机理。结果表明GL331与GA都能与拓扑异构酶ⅡNdomain晶体复合物结构中ANP作用的位点结合，因而竞争性的抑制ATP与人拓扑异构酶Ⅱa的结合，使得Drug-ToPo-DNA复合物因缺少ATP而停滞在拓扑异构酶催化DNA拓扑异构反应过程的第五步，从而引导细胞凋亡。
本课题以鬼臼毒素和青蒿素为先导化合物，设计并合成了鬼臼毒素青蒿素琥珀酸酯衍生物，并对该衍生物进行了抗肿瘤活性的研究，我们的研究结果表明该化合物具有显著的抗肿瘤活性，同时也证明了通过合成多种作用靶点的化合物以提高抗肿瘤活性的思路是值得进一步深入研究。