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近幾年國外研究表明，3-溴丙酮酸是一種強烷化劑，能通過抑制腫瘤細胞糖酵解來抑制腫瘤細胞ATP的產生，導致大量腫瘤細胞凋亡，但對周圍正常組織幾乎沒有損傷。而且，3-溴丙酮酸對多藥耐藥表型的腫瘤細胞仍具有殺傷作用。因此，3-溴丙酮酸有望成為高效、低毒的廣譜抗腫瘤藥物。3-溴丙酮酸是一種強烷化劑，它能與HKⅡ活性部位的-XH基結合，使該酶的活性被抑制，從而導致腫瘤細胞死亡。3-溴丙酮酸從化學性質及結構上都與乳酸非常相似，而乳酸又是葡萄糖經過糖酵解代謝后的最終產物，這使得3-溴丙酮酸可以借助與運送乳酸相同的載體進出腫瘤細胞。3-溴丙酮酸一旦通過這一途徑進入到腫瘤細胞，即可發揮其活性。
3-溴丙酮酸可通過限制糖酵解中HK的水平從而阻止ATP的產生，它介導的細胞死亡與ATP的缺失有很大關系。在這一研究中的一個重大發現是3-溴丙酮酸引起的糖酵解抑制導致BAD脫磷酸化，這種蛋白是近期發現的聯系線粒體內糖酵解和細胞凋亡的蛋白。眾所周知的Bcl-2抗凋亡家族成員，例如Bcl-2和Bcl-xl，能夠結合BAD和BAX并且在蛋白合成物中將它們隔離以阻止凋亡的發生[20]。糖酵解抑制導致的BAD脫磷酸化，引起BAX向線粒體中遷移，線粒體膜的完整性被破壞，釋放細胞色素C，導致細胞凋亡。細胞凋亡是指細胞在一定生理或病理條件下，由凋亡相關基因調控的細胞主動性死亡的過程，常伴有特征性的細胞形態和生化改變。先前的研究提示凋亡是一個依賴ATP的過程，缺少ATP會導致細胞壞死。研究發現，3-溴丙酮酸導致的細胞死亡包含了凋亡和壞死2種成分。當3-溴丙酮酸濃度相對較低(50μmol·L-1)，ATP消耗適中時，細胞主要發生凋亡，這時細胞內的ATP數量似乎足夠凋亡過程中的消耗；然而，較高濃度的3-溴丙酮酸(>100μmol·L-1)引起極大的ATP損耗，因此主要引起細胞的壞死。
進一步的研究通過觀察Huh-BAT細胞經3-溴丙酮酸處理后表現出的凋亡細胞的核改變特征和以乳酸脫氫酶活性為基礎的細胞毒性試驗分析，證明3-溴丙酮酸對人肝癌細胞在缺氧條件下的生長抑制作用是由于線粒體內的細胞凋亡信號的激活而誘導的細胞凋亡而實現的。HK是糖酵解過程中的第一個限速酶，它能通過電壓依賴性陰離子通道(VDAC)與細胞線粒體外膜結合，催化葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖。這一重要代謝產物可作為生物合成前體而使細胞增殖，或作為生成乳酸的前體，后者從腫瘤細胞中釋放而形成不利于正常細胞生長的環境[25]。另一方面，VDAC是細胞凋亡過程中線粒體的一種重要成分，它與Bcl-2家族蛋白的相互作用控制著線粒體內膜空間蛋白的釋放速度，這一蛋白可以誘導細胞凋亡的發生；HKⅡ與VDAC結合抑制了該蛋白的釋放從而阻止了凋亡的發生，使腫瘤細胞得以生存。這種相互作用使HKⅡ把腫瘤細胞的糖酵解代謝和在線粒體水平控制的細胞凋亡結合起來。因此，理論上HKⅡ抑制劑可有效地抑制腫瘤細胞的糖酵解過程，使細胞因缺少ATP的能量供應而死亡；同時，HKⅡ抑制劑還可以啟動線粒體凋亡的級聯放大反應，從而誘導腫瘤細胞的大量凋亡。研究發現，在腫瘤細胞呼吸作用損傷和缺氧條件下，不僅腫瘤細胞的糖酵解能力增強，而且會使腫瘤細胞對抗癌藥物的敏感性降低，使腫瘤細胞對普通的抗腫瘤藥物產生耐藥性。而通過抑制糖酵解從而導致的ATP缺乏似乎可以有效地殺死具有多藥耐藥表型的腫瘤細胞。實驗觀察結果表明，具有多藥耐藥表型的細胞仍然對3-溴丙酮酸敏感。眾所周知，表達多藥耐藥蛋白如MDR或MRP的細胞需要ATP作為能量，將抗癌藥物泵出細胞外，3-溴丙酮酸有可能通過細胞ATP減少抑制這種泵作用從而克服耐藥性。因此，抑制糖酵解可能將成為一種對抗多藥耐藥的治療方法。
1）3-溴丙酮酸在制備治療肺動脈高壓的藥物中的應用。通過大鼠肺動脈高壓模型，給予3-溴丙酮酸干預治療，明確了3-溴丙酮酸對于肺血管的作用。3-溴丙酮酸可降低肺動脈高壓大鼠的平均肺動脈壓力和肺血管阻力，增加心輸出量，抑制肺動脈平滑肌細胞的異常增殖，促進凋亡，顯著減輕肺血管重構，通過抑制己糖激酶表達治療肺動脈高壓。
2）在Hippo-YAP信號活躍的三陰性乳腺癌(TripleNegativeBreastCancer，TNBC)中，以HK-II作為靶點，利用3-溴丙酮酸(3-bromopyruvicacid，3-BrPA)抑制HK-II的活性，通過降低G-6P的生成而抑制糖酵解速率，降低腫瘤細胞的能量供給，核苷酸、脂肪酸和膽固醇等物質的供應，達到抑制腫瘤增殖的目的。
[1] 3-溴丙酮酸抗腫瘤作用及機制研究
[2] CN201611062473.X3-溴丙酮酸在制備治療肺動脈高壓的藥物中的應用
[3] CN201711490068.23-溴丙酮酸在制備Hippo-YAP通路協同抑制劑中的應用