海参属于棘皮动物，被称为“海中八珍”，是传统珍贵海洋食材，也是名贵的药材，具有止血、散瘀、消肿、止痛等功效。现代药理学研究表明，海参活性成分在免疫系统、血液系统、心脑血管系统、神经系统、物质代谢以及抗炎、抗肿瘤等方面均有较好的活性，目前认为皂苷和多糖是海参的主要生物活性物质。近年来，人类借助潜水器，在高压、黑暗、低温和寡营养的深海环境中发现大量的深海海参，而生长在如此极端环境中海参是否已进化出结构奇特、活性多样且功能显著的海洋天然产物尚未可知。

本研究以几种深海海参（Oneirophanta sp.，Chiridota heheva，Chiridota sp.）为实验对象，利用细胞生物学、分子生物学和生物信息学等方法，开展海参皂苷和多糖的活性及皂苷合成相关的基因功能研究，以期为海参皂苷、多糖的开发利用提供理论依据与技术支持。本研究主要研究内容和结果如下：

（1）本研究首次进行了深海海参皂苷体外抗癌活性的研究，研究深海海参皂苷对人的肺癌细胞A549、胃癌细胞HGC-27、乳腺癌细胞MDA-MB-231和食管癌细胞TE-1生长的影响。结果表明深海幽灵参Oneirophanta sp.皂苷能够抑制癌细胞的生长，并呈浓度和时间依赖关系，其中对MDA-MB-231的抑制作用最强。Oneirophanta sp.皂苷的浓度控制在一定范围内（0-25 μg/mL）对人正常细胞16HBE毒性小。皂苷作用MDA-MB-231后，随着皂苷浓度的增大，Caspase3免疫荧光明显增强。该结果说明皂苷能诱导MDA-MB-231发生凋亡，其机制可能与其活化Caspase3作用有关。同时皂苷可降低细胞内活性氧自由基清除剂-过氧化氢酶CAT活性，提高丙二醛MDA的含量及活性氧水平，说明皂苷有可能通过引起细胞的氧化损伤致使细胞发生凋亡。幽灵参Oneirophanta sp.皂苷与顺铂联合使用效果强于顺铂单独使用，二者起协同作用，在50+50组合中，二者协同作用最强，协同指数是0.34586。

（2）首次研究了深海海参多糖对人肺癌细胞A549、胃癌细胞HGC-27、乳腺癌细胞MDA-MB-231和食管癌细胞TE-1生长的影响。结果表明深海指参Chiridota heheva多糖能抑制四种癌细胞的生长，并呈浓度和时间依赖关系，其中对A549抑制作用最强。Chiridota heheva多糖的浓度控制在一定范围内（0-3.125 μg/mL）对人正常细胞16HBE无毒性。多糖作用A549后，随着多糖浓度的增大，发现A549中Caspase3免疫荧光明显增强。说明多糖能诱导A549发生凋亡，其机制可能与其活化Caspase3作用有关。同时，多糖可降低细胞内活性氧自由基清除剂过氧化氢酶CAT活性，提高丙二醛MDA的含量及活性氧ROS水平，说明多糖有可能引起细胞的氧化损伤致使细胞发生凋亡。指参Chiridota heheva多糖和顺铂联合使用作用A549要强于顺铂单独用药，二者起协同作用，在3.125+25组合中，协同作用最强，协同指数是0.45558。多糖和顺铂联合使用时，对A549的作用要强于顺铂单独用药，通过铂浓度检测实验，发现极有可能是多糖促使顺铂在A549中的含量积累。

（3）利用Illumina HiSeq测序平台，对经过幽灵参Oneirophanta sp.皂苷处理与未处理的乳腺癌细胞MDA-MB-231提取的RNA进行转录组测序，和差异基因表达分析。与对照组相比，有1.8%基因（711个基因）表达上调和2.1%基因（839个基因）表达下调。通过GO富集分析，差异基因在有丝分裂细胞周期的G2/M转变和DNA复制等调控过程显著富集。通过KEGG富集分析，发现差异基因在细胞循环、DNA复制、吞噬体和溶酶体等通路中显著富集。通过上述的差异基因和信号通路，筛选出了DNA复制、细胞循环和内部细胞凋亡等多条影响癌细胞生长增殖的信号通路。

（4）使用HPLC-MS检测了深海幽灵参Oneirophanta sp.、指参Chiridota heheva和浅海玉足海参Holothuria leucospilota皂苷成分。结果发现Oneirophanta sp.、Chiridota heheva和Holothuria leucospilota均有甾体皂苷和三萜皂苷。在Oneirophanta sp.中检测到216种皂苷，三萜皂苷占78.24%，甾体皂苷占21.76%；在Holothuria leucospilota中检测到192种皂苷，三萜皂苷占比76.56%，甾体皂苷占23.44%；在Chiridota heheva中共检测到279种皂苷，其中三萜皂苷占77.06%，甾体皂苷占22.94%。三种海参Chiridota heheva、Oneirophanta sp.和Holothuria leucospilota共有的皂苷有156种，Chiridota heheva特有的皂苷有59种，Oneirophanta sp.特有的皂苷有8种皂苷。

（5）研究了深海海参Chiridota sp. 环化酶OSC，该酶具有催化2，3-氧化角鲨烯生成帕克醇（Parkeol）的活性。人工模拟高压条件下，Chiridota sp. OSC的相对酶活性高于浅海海参S. horrens，表明深海指参OSC稳定性高于浅海海参S. horrens。

综上，本研究鉴定了深海海参多糖和皂苷的抑癌活性，并对海参皂苷抑癌活性机制及海参皂苷合成相关的基因特征和功能进行了研究。本研究所取得结果有助于进一步揭示深海海参皂苷和多糖的抑癌机制，为皂苷的合成途径提供基础理论，从而丰富和发展海洋无脊椎动物免疫学内容，为海洋天然产物的开发和利用提供有价值的参考数据。