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目的：研究婴儿双歧杆菌（BI）表达单纯疱疹病毒胸苷激酶（HSV-TK）联合更昔洛韦（GCV）对直肠癌的靶向基因治疗的分子机制。方法：将穿梭质粒pBEX-TK上的HSV-TK基因经PCR和蛋白表达鉴定正确后电转化BI，获得基因工程菌pBEX-TK/Bifidobacterium infantis(BI-TK)。将人直肠癌细胞Colo320接种至裸鼠皮下构建裸鼠皮下直肠癌模型。分别用PBS、BI+GCV和BI-TK+GCV注射裸鼠皮下癌组织，48小时后处死裸鼠，剥离瘤体固定于10%甲醛溶液中，脱水、石蜡包埋、切片、行常规HE染色。用兔抗人Anti-XIAP和兔抗人caspase-3进行免疫组化分析，采用专业图像分析软件（Image-Pro Plus5.1）分析免疫组化图片癌细胞区域中性连锁凋亡抑制蛋白XIAP和凋亡标志蛋白caspase-3的积分光密度值（IOD），对比不同药物处理后各组癌细胞表达XIAP和caspase-3的水平。结果：1、pBEX-TK质粒中的TK基因经PCR鉴定为1100bp基因片段，与预期结果相符，并在原核表达系统pET32a(+)/BL21(DE3)中成功表达60kD的TK融合蛋白。2、将该质粒（pBEX-TK）转化婴儿双歧杆菌，成功构建了基因工程菌BI-TK，经菌落PCR鉴定，结果正确。3、成功构建了人直肠癌裸鼠皮下模型，绘制了Ｃolo320细胞接种后肿瘤体积随时间增长曲线，并进行了直肠癌裸鼠皮下传代培养。4、肿瘤组织切片的HE染色结果表明，BI+GCV处理组和BI-TK+GCV处理组癌细胞数明显少于PBS处理组，其中BI-TK+GCV处理组的癌细胞数最少。Image-Pro Plus5.1分析免疫组化图片癌细胞区域XIAP和caspase-3的积分光密度值（IOD），结果显示BI+GCV处理组中XIAP的表达水平明显低于PBS处理组，而BI-TK+GCV处理组中几乎检测不到XIAP的表达；BI-TK+GCV处理组中活性caspase-3的表达水平明显高于其他两组，而BI+GCV处理组中活性caspase-3的表达水平明显高于PBS处理组。结论：婴儿双歧杆菌联合HSV-TK/GCV自杀基因系统能够促进癌细胞凋亡，其机制是通过下调凋亡抑制蛋白XIAP的表达与上调凋亡标志蛋白caspase-3的表达而发挥作用的。