癌症是一种特殊的复杂病,是尚未攻克的难题。新陈代谢是一切生命体生存的基础,生命体的表型和它的新陈代谢紧密相关,认识癌细胞的代谢具有重要的现实意义。本文运用计算机仿真的方式对不同种类癌细胞的代谢系统进行建模,从而定性地描述癌细胞的代谢行为,为癌症研究提供有价值的线索。癌细胞的新陈代谢复杂,故而对癌细胞的代谢系统建模分析发展缓慢。由于癌细胞明显的表型特征,我们坚信其内部代谢状态必有一定规律。因而,我们借由人类全基因组网络和多维组学数据,尝试在计算机上模拟和分析癌细胞的代谢。本文完成的主要特色工作包括:(1)针对目前癌细胞代谢目标无法确定,泛癌症代谢层研究缺失等不足,给出一种在代谢层面研究泛癌症共性特征的方法,我们基于最小化反应在代谢层和基因层变化的不一致性的数学模型,定性预测癌细胞的新陈代谢显著变化情况。将该方法广泛应用到多种癌细胞上,我们成功证明或预测了泛癌症共有的代谢反应、代谢行为等特征;(2)针对特征提取算法繁多,无从选择,并且十分依赖数据特点的不足,基于癌症的代谢行为,给出一种新的特征变量提取方式,并尝试构造一棵融合代谢特征的分类树,用以识别癌症类型。将泛癌症层面给出的共有反应作为特征,分类癌症样本和正常样本获得了良好的准确率。利用癌症代谢行为的布尔关系式构造分类树,能够初步判定新样本的癌症类型。(3)针对目前敲除工作中,未考虑癌症异质性这一不足,给出一种基于特异代谢网络的,预测泛癌症致死和抑癌基因的方法。我们为每一类癌症重构出癌症特异的代谢网络,尝试利用计算机仿真基因敲除实验以预测癌细胞的两类基因。将我们的方法推广到多类癌症中,能够证明或预测某类癌症特异,或泛癌症层面具有致死、抑癌效果的两类基因,为相关湿实验提供有价值的线索。