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Fascaplysin是一种于1988年分离自海绵Fascaplysinopsis sp.的活性生物碱,具有β-咔啉骨架,其生物活性研究表明该化合物具有CDK4特异性抑制、DNA嵌合、新生血管抑制等抗肿瘤作用。作为重要的海洋药物候选化合物,fascaplysin确切的抗肿瘤分子药理机制仍未得到阐明。本文一方面通过化学合成fascaplysin为其药源问题的解决提供技术方法;另一方面,在对fascaplysin抗肿瘤的前期研究基础上,即发现凋亡效应对于fascaplysin的抗肿瘤活性具有重要贡献,利用寡核苷酸表达谱基因芯片和代谢组学两种组学技术,辅以western blot及流式细胞仪检测技术,对其分子药理机制,主要是凋亡机制,进行研究和探讨。Fascaplysin的合成参考Radchenko等（1997）公布的合成路线并对合成过程进行改进,包括先将邻溴苯乙酸生成邻溴苯乙酰氯再与色胺生成中间体3,以及采用活性二氧化锰试剂（γ型）合成中间体6。运用质谱、红外以及核磁共振的分析方法对中间产物及终产物进行结构分析和确认,并采用MTT法、Hoechst染色法利用肝癌细胞BeL-7402对合成后的fascaplysin进行抗肿瘤活性检测。实验结果显示,对合成路线的改进使得操作更为简便,总收率约为15%左右。MTT测得fascaplysin对肝癌细胞BeL-7402的细胞毒性呈现浓度梯度与时间梯度依赖性,4×10-6M fascaplysin作用细胞24 h的抑制率达82.45±0.01%。Hoechst染色测得fascaplysin能诱导BeL-7402凋亡,呈时间与浓度正相关。上述结果表明合成后的fascaplysin仍具有显著的抗肿瘤活性,改进后的合成方法是可行的,能为fascaplysin的药源问题的解决提供技术准备。为了较为全面地了解fascaplysin诱导细胞凋亡的作用机制,采用包含21522条Oligo DNA的22K Human Genome Array作为检测芯片,筛选人脐静脉血管内皮细胞（HUVEC）及BeL-7402细胞受fascaplysin（IC50）影响12 h后出现的与凋亡相关的差异表达基因,并采用荧光定量PCR对芯片结果进行验证。芯片分析结果显示,HUVEC和BeL-7402中差异表达的凋亡相关基因数目分别为49个和55个,大致可归为TNF（肿瘤坏死因子）超家族及TNF受体超家族、死亡结构域蛋白、Bcl-2家族、免疫炎症相关基因、DNA损伤反应基因以及其它与凋亡有关的基因。这些基因及其变化表明,fascaplysin所引起的细胞凋亡是一个多基因参与的过程;DR5介导的死亡受体通路和线粒体途径,都有可能被激活。通过western blot技术以及流式细胞检测技术在蛋白水平上验证DR5介导的TRAIL死亡信号通路被激活。实验结果显示,HUVEC和BeL-7402细胞在fascaplysin的作用下,DR5的蛋白水平发生上调,caspase8、caspase-9以及caspase-3均被激活;TRAIL阻断剂TRAIL R2/Fc chimera以及多种caspase抑制剂包括广谱性caspase抑制剂Z-VAD-FMK、caspase-3抑制剂Z-DEVD-FMK、caspase-8抑制剂Z-IETD-FMK及caspase-9抑制剂Z-LEHD-FMK能不同程度抑制fascaplysin诱导的细胞凋亡,以TRAIL R2/Fc chimera和Z-IETD-FMK的效果最明显,细胞早期凋亡率分别从19.79%降至8.09%、8.95%,晚期调亡率从11.54%降至3.2%、4.06%;另外,采用人重组TRAIL与低浓度fascaplysin共同作用HUVEC能够表现出在细胞凋亡诱导上的协同作用,其凋亡效应也可被TRAIL R2/Fc chimera、Z-IETD-FMK及Z-LEHD-FMK阻断,以TRAIL R2/Fc chimera和Z-IETD-FMK的效果最明显,细胞早期凋亡率分别从22.97%降至5.28%、11.3%,晚期凋亡率分别从14.02%降至4.38%、2.66%。上述数据说明fascaplysin通过上调DR5而增加细胞对TRAIL的敏感性,激活TRAIL通路,诱导细胞凋亡。此外,HUVEC经fascaplysin处理后,Bax/Bcl-2比值上升,说明线粒体途径可能由此激活参与fascaplysin的凋亡效应。采用基于LC-MS的代谢组学技术分析fascaplysin引起BeL-7402细胞内源性代谢产物谱的变化。结果呈现出明显的时间-效应关系,fascaplysin(IC50)处理细胞12 h后药物组与对照组在PCA得分图上可区分开,24 h后则显著分开。对筛选到的26个潜在的生物标志物分析鉴定,最终获得5种磷脂酰乙醇胺、7种磷脂酰胆碱、1种鞘磷脂、1种脂肪酰胺、2种氨基酰内源性大麻素、3种鞘氨醇,另外7个代谢物未鉴定出。鞘磷脂的下调以及磷脂酰胆碱、植物鞘氨醇、二氢神经鞘氨醇、二甲基鞘氨醇的上调表明胞内鞘磷脂途径可能被激活,细胞凋亡是fascaplysin作用BeL-7402细胞后发生的事件之一。