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据世界卫生组织(WHO)统计资料表明，全世界癌症每年发病约1000 万人，死亡约700万人，已成为人类仅次于心血管病的第二杀手。从天然动植物中寻找低毒、高效的抗癌活性成分是近年来研究的热点之一。传统中药存在许多抗癌有效成分，据统计，我国当前已对药用植物中28 个科(属)，3000多种中草药进行了抗癌筛选，其中含有抗癌活性成分的中草药有200种左右。目前，从天然药物分离出的抗癌成分主要有以下几类。
生物碱生物碱是生物体内一类含氮有机化合物的总称，这类化合物大多有显著的生理活性。如喜树碱(简称C PT)是从热带植物喜树的根、皮、茎和种子中分得的生物碱，它在体外对宫颈癌HeLa细胞和白血病L1210 细胞显示较强的抗癌活性。依莲洛特伊(Irinotecan)是喜树碱的半合成品，其水溶性优于喜树碱，研究结果显示，其对小鼠S180肉瘤及多种人癌裸鼠移植瘤均有效。拓扑特肯(Topotecan)是又一喜树碱的半合成品，其对 P388白血病、Lewis肺癌能有较好的治疗效果，对小鼠结肠癌及网状细胞肉瘤、乳癌、人结肠癌裸鼠移植瘤等也有效。另外，拓扑异构酶Ⅰ抑制剂(RFS-2000)是从喜树中新获得一种抗癌有效成分，治疗胰腺癌也有效果。粉防己碱是从粉防己中提取的，以1∶4000稀释后，对鼻咽癌KB细胞有明显的抑制作用。最近的研究发现粉防己碱对艾 氏腹水癌β型及γ型肝癌等瘤株有抑制作用。有的研究人员还发现粉防己碱对小鼠WK256黑色素瘤有抑制作用。双苄基异喹啉生物碱是从三颗针中提取的，其对小鼠W256黑色素瘤有明显抑制作用。三颗针中所含的异汉防己碱对艾氏腹水癌具有抑制作用，三颗针中所含的巴马亭、药根碱、尖刺碱等具有较强的抑癌作用。
黄酮类槲皮素是一种天然的黄酮类化合物，三七、银杏、款冬花、高良姜、侧柏叶、桑寄生等许多中药中均含有此成分。实验发现，槲皮素可抑制白血病癌细胞生长，电镜下可看到凋亡小体的存在，电泳分析 DNA片段也证实了细胞凋亡的存在，其诱导凋亡的机制可能与影响蛋白激酶C、cAMP等信号分子有关。还有实验证实，黄芪总黄酮能增强T 细胞功能，刺激淋巴细胞功能，并有免疫调节作用，可刺激免疫机制杀伤肿瘤细胞，促进抗癌应答。
挥发油榄香烯是从姜科植物莪术中提取的一种挥发油类的抗癌成分。上世纪80年代，我国研究人员从莪术挥发油中分离得到β-榄香烯，并发现榄香烯对小鼠艾氏腹水癌及大鼠的吉田肉瘤、网织细胞肉瘤、部分实验肉瘤及白血病均有明显的抑制作用，可使癌细胞核酸含量下降、DNA 荧光强度增加，从而影响DNA功能。榄香烯除有抑癌作用外，还可改变或增强瘤细胞的免疫原性，从而诱发或促进机体对肿瘤细胞的排斥反应。
多糖类研究发现，含有多糖类化学成分的中药多具有提高机体免疫力的功能。香菇多糖、虫草多糖等对肿瘤细胞的杀伤作用是通过促进机体免疫功能进行的；从担子菌纲云芝菌丝体提取的多糖，对肝癌AH-13 细胞和肉瘤S细胞有显著抑制作用。有研究发现，在小鼠移植肿瘤前对小鼠注射多糖，能推迟小鼠纤维瘤的出现，并抑制其生长。另外多糖还 能提高机体的免疫作用，由棕色海藻提取到一种多糖，对小鼠S180肉瘤有显著抑制作用。研究人员从食用海带提取的一种多糖，给小鼠每天腹腔注射20毫克/千克，共用14天，对S180肉瘤抑制率达35％以上。研究人员从天然冬虫夏草提取的一种多糖，对小鼠皮下移植Lewis肺癌的局部生长和自发肺转移，均有明显的抑制作用。研究还发现，冬虫夏草对动物实验性艾氏腹水癌和临床晚期肿瘤有明显抑制生长并能延长患者寿命。从茯苓菌菌丝体提取的多糖部分(P CME)，包括粗多糖PCME-A及精制多糖PCME-F1和H11，可明显抑制小鼠S180肉瘤生长。
有机酸类有研究发现，甘草中的甘草次酸对大鼠移植的骨髓瘤有抑制作用。甘草次酸单铵盐、甘草次酸钠以及甘草次酸的衍生物，对小鼠艾氏腹水癌及肉瘤均有抑制作用，甘草酸能抑制皮下移植的吉田肉瘤，甘草酸、甘草酸苷对小鼠腹水肝癌和小鼠艾氏腹水癌细胞，能产生形态学上的改变。有的研究还显示，给小鼠服用多氧化联苯可致肝癌和肝损害，若同时给予甘草酸则能显示其预防作用，其对用3’-甲基-4-二甲基-氨基偶氮苯，喂养小鼠所致损害和肝癌也有同样作用。
苷类为研究人参皂苷结构与活性之间的关系，研究人员实验检验了人参皂苷对肿瘤坏死因子(FNF)引起的脂肪细胞形态改变的影响，结果显示人参皂苷Rb2、Rc、Rd具有与Rb1同样的活性。含原人参二醇的人参皂苷，对因FNF引起的恶性肿瘤细胞有抑制作用。研究还表明，含人参二醇的人参皂苷可使小鼠腹水型网状细胞肉瘤(ARS)D NA合成抑制率达30％以上。有研究人员发现，绞股蓝皂苷等，以20-40毫克/千克的剂量对患有腹水瘤的小鼠隔日皮下注射，能延长患病小鼠的寿命。研究人员给患有S180肉瘤的小鼠每天服用50毫克/千克的绞股蓝皂苷，连续 服用12天，可使肿瘤减少40％。黄芩苷是小柴胡汤中黄芩的有效成分之一，它能有效的抑制拓扑异构酶Ⅱ的活性，抑制 3种肝癌细胞系的增殖，能诱导KIM-1细胞发生凋亡。有研究者发现，黄芪皂苷能促进细胞生长代谢，诱导体内抗癌因子的生成，调节机体的免疫功能，增强对骨髓造血机能的刺激和保护，还可促进T淋巴细胞转化，增强大颗粒淋巴细胞 (NK细胞)活性，从而产生抗癌和抑癌效应。
其他类紫杉醇被当今世界上公认为广谱、活性最强的抗癌药物，紫杉醇是上世纪由Wain等人从短叶红豆杉的树皮中提取分离出来的二萜类化合物，其抗癌机制在于它能作用于细胞有丝分裂过程中形成纺锤体的微管蛋白，促进微管聚合，因此紫杉醇的抗癌作用与其诱发癌细胞凋亡和阻滞细胞分裂相关。天花粉蛋白是从中药栝蒌的根中分离出的一种蛋 白。研究发现，天花粉蛋白与胃癌单抗的交联物可致胃癌实体瘤细胞凋亡，此作用与原癌基因ras表达有关联，如果原癌基因ras高表达则药物不起此作用。日本研究者系川秀治等发现，从中国购买的茜草根的提取物，具有显著的抗小鼠 S180肉瘤和P388白血病癌细胞活性，经研究这些结构为环己肽类化合物，对白血病、腹水癌、黑色素瘤、结肠癌、 Lewis 肺癌细胞均有抑制作用。