喜树碱是及其衍生物是临床上常用的抗肿瘤药物，对多种肿瘤具有疗效，如乳腺癌、卵巢癌、肺癌、结肠癌、黑色素瘤、胃癌、肝癌、膀胱癌以及白血病等恶性肿瘤。Topol被确认为是喜树碱类药物的独特靶点。目前关于喜树碱类药物机理的研究表明，喜树碱类一般是通过形成DNA-TOPOI-药物中间体，诱导产生DNA双链损伤，进而诱导细胞分化、细胞凋亡或细胞周期阻滞效应，起到抑制或杀伤肿瘤细胞的作用，但信号传导的本质并不清楚。表达谱基因芯片技术是近年来发展起来的用于基因功能研究的一种基因芯片，具高通量、缩微、多参数、集约化、平行化等优点。通过双色荧光标记和扫描，可以全面监测基因在不同组织或细胞、不同发育阶段以及不同因素刺激下的差异表达情况。有报道显示利用这项技术发现了许多新的分子内通路或调节因子。具有相同药理或毒理作用的化合物体内或体外处理细胞会诱导相似的基因表达谱。本研究利用基因芯片的大规模同步检测的特点，检测多种喜树碱敏感性肿瘤细胞系的早期基因表达变化，寻找的喜树碱共同反应通路，然后通过对共同通路的阐述以进一步了解CPT的分子作用机制。整个研究分为3个实验部分。第一部分采用MTT检测、形态学检测、流式细胞仪检测等方法，进行喜树碱诱导HL-60急性早幼粒细胞白血病细胞、K562急性髓细胞性白血病细胞株、Hela宫颈癌细胞、QGY-7703肝癌细胞及SGC7901胃腺癌细胞凋亡的研究。实验表明，喜树碱能够有效抑制这五种肿瘤细胞的生长，诱导细胞凋亡，并具有G2／M期阻滞的趋势。5种肿瘤细胞对喜树碱的敏感性依次为HL60＞K562＞QGY7703＞SGC7901＞Hela。在第二部分中，我们利用自制的14400点CDNA芯片检测了4种肿瘤细胞系K562(chronic myelogenous leukemia)，Hela(Cervix Adenocarcinoma)，SGC7901(Gastric cancer)and HL60(Human promyelocytic leukemia)经喜树碱处理后的早期基因表达图谱。每种细胞以各自的24小时半数抑制浓度IC50作为处理浓度。处理时间1小时。对基因芯片结果，采用实时PCR进行了验证。芯片检测到535条基因在2种以上的细胞系中发生了同向表达变化。其中29条下调基因为所有细胞系中共有，参与了DNA复制和修复，蛋白质合成，能量代谢，proteasome依赖的蛋白质降解，信号传导通路等重要的细胞生命活动以及内质网以及线粒体等构成。在29条共表达基因中，有多条基因，例如MCM7，DDB1，AKT1等，是DNA损伤修复的ATR／ATM复制监控系统的反应基因。此外，线粒体依赖的凋亡途径中重要基因ANT3的表达在所有反应中均受到显著影响，提示线粒体依赖的凋亡途径是CPT抑瘤作用的重要机制。第三部分，构建了ANT3基因表达质粒和合成了ANT3干扰RNA(siRNA)，以人肝癌细胞株QGY7703为体外模型，观察瞬时抑制ANT3基因表达和瞬时过表达ANT3基因对QGY7703细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期以及线粒体膜通透性(MMP)的影响。实验结果表明，CPT能够诱导QGY7703肿瘤细胞的线粒体膜电位降低、诱导细胞凋亡；。ANT3的过表达可以诱导细胞凋亡，而通过siRNA抑制ANT3基因表达却可以促进细胞的增殖作用。实验还发现，ANT3的过表达能够应该诱导线粒体膜电位显著降低。结合第一部分和第二部分实验结果，使得我们认为线粒体以及线粒体依赖的凋亡途径在CPT诱导的K562，HL60，Hela，SGC7901以后QGY7703细胞凋亡中发挥着重要的作用，这对我们进一步了解CPT抗瘤机理很有启示。