蟲草素對腫瘤的抑制作用一直是廣大科學家們關注的熱點。研究發現，用蟲草素皮下注射接種了艾氏腹水癌的小鼠，可使小鼠中位生存期延長到60 d，而對照組僅為19 d，這說明蟲草素對小鼠艾氏腹水癌有明顯的抑制作用，能明顯延長接種艾氏腹水癌小鼠的存活時間。
還有研究表明，蟲草素對人鼻咽癌KB細胞和人宮頸癌HeLa細胞等皆具有明顯的抑制作用。 科學家推測蟲草素可能有3種抑制腫瘤的機制:一是蟲草素的游離羥基可以滲入腫瘤細胞DNA中而發生作用;二是抑制核苷或核苷酸的磷酸化而生成二磷酸鹽和三磷酸鹽的衍生物,從而抑制瘤細胞的核酸的合成;三是阻斷黃苷酸胺化形成鳥苷酸的過程。
根據研究狀況，蟲草素的抗腫瘤機制大致可分為以下幾方面。
2.1 蟲草素對腫瘤細胞RNA的抑制現已證實，蟲草素可摻入到RNA中,其磷酸化物3'-ATP對L5178Y細胞中的依賴DNA的DNA多聚酶α和β的活力無影響，但對核Ploy(A)多聚酶有很強的抑制作用，從而影響mRNA的形成，繼而影響蛋白質合成。
通過對子宮頸癌傳代細胞(Hela)的研究表明:蟲草素可以使完全核糖體和核糖體的前體(45S)水平顯著降低,18S核糖體的前體可以從45S核糖體中分裂，但32S核糖體的前體不能從中產生;tRNA的合成也被降低，核不均一RNA的合成沒有受到影響,但胞漿不均一RNA的合成輕微減少;蟲草素還能抑制人子宮頸癌傳代細胞(Hela)的mRNA的轉錄，但對hnRNA和轉運至細胞漿沒有影響;通過對L1210細胞中核糖體RNA、非多聚腺苷酸核不均一RNA和多聚腺苷酸核不均一RNA的合成測定,都表明蟲草素能對各種形式的RNA起抑制作用，同時2'-脫氧柯福霉素能增強這種抑制作用。
在對Novikoff肝癌細胞的研究中發現:蟲草素可以阻礙45SrRNA前體的合成，其濃度與hnRNA的合成相對抗，其活性形式3'-脫氧腺苷-5'-三磷酸鹽對主要負責hnRNA合成的RNA聚合酶Ⅱ比對主要負責rRNA前體合成的RNA聚合酶Ⅰ敏感，研究結果表明，蟲草素通過對腫瘤細胞RNA的抑制表現出抗腫瘤作用。
2.2 蟲草素對腫瘤細胞DNA的抑制通過蟲草素與小牛胸腺DNA作用機制的研究發現，DNA熒光光譜先是增強然后減弱，最終伴隨輕微的藍移，這表明了蟲草素可能插人DNA雙螺旋堿基對間;同時，磷酸鹽的淬滅作用說明蟲草素與DNA的磷酸基團也能發生作用，最后通過Scatchard方程做圖證明:蟲草素與DNA可能存在兩種作用方式，即插入方式和與DNA的磷酸基團結合。蟲草素對腫瘤細胞DNA的抑制機制還有待于進一步研究。
2.3 蟲草素對信號傳導通路的調節經過研究發現，以黑素細胞刺激激素(a-MSH)處理S-91鼠黑色素瘤細胞6 d，可引起酪氨酸激酶(TPK)活性升高90倍，此酶信號傳導途徑的紊亂可以促使腫瘤的發生與發展，說明蟲草素可以通過抑制此酶的活性，進而抑制腫瘤的形成。
另外，蟲草素可在腫瘤增殖過程中抑制血管新生而呈現其抗癌作用，還可以通過激發腫瘤細胞中腺嘌呤核苷A3受體，從而抑制小鼠B16-BL6黑素瘤細胞和Lewis肺癌細胞的生長。開展蟲草素對信號傳導通路調節的研究將為攻克癌癥打開又一個新的突破口。
