背景:在男性癌症患者中,前列腺癌的患癌率排第二,在发达国家前列腺癌的死亡率排第一。在中国,由于老龄化现象与检测技术进步,前列腺癌发现率逐年提高。临床上通常基于病理学家对于患者核磁共振成像、活检样本的病理诊断,来推荐患者进行主动监测或者手术切除。其中,约20%-40%肿瘤手术切除的前列腺癌患者在十年内发生了生化复发。目前常用前列腺癌组织学分级gleason打分来评估患者的术后复发风险,但该打分容易受到取样位置或病理学家主观因素问题的影响,存在不确定性。其他临床指标,如术前前列腺特异性抗原与肿瘤分期等,对前列腺癌患者术后生化复发风险判断的特异性与敏感性不高。因此,准确评估前列腺癌患者的术后复发风险对于治疗方案的选择、生存评估具有重要意义。方法:样本内基因表达值的相对大小关系（relative expression orderings,REOs）对实验批次效应及影响临床样本质量的因素具有鲁棒性。基于REOs,本研究从56名前列腺癌患者的基因表达谱数据中构建能辅助判断前列腺癌患者术后复发风险的基因对标志。首先,采用Student’s t检验方法在gleason>=8和gleason<=6的两组样本中筛选差异表达基因,并由这些基因全组合作为前列腺癌复发相关的候选基因对。接着,基于训练集中患者的生化复发（biochemical recurrence,BCR）时间,根据前向序列搜索算法筛选出C-index值最高的基因对组合作为最终的复发风险基因对标志,并在多组独立数据集中进行验证。采用功能富集分析、细胞增殖能力分析、免疫浸润分析以及多维组学分析等进一步比较高、低复发风险组间的亚型特征差异。结果:本研究从训练集中开发了一个由14个基因对（14-GPS）组成的复发风险分级标志。当超过7对基因支持患者处于高复发风险时,患者被归为高复发风险组;否则患者被归为低复发风险组。该标志在888个来自不同实验室的六组独立数据集样本中得到验证,生存分析结果显示高复发风险组患者的BCR时间显著短于低复发风险组患者。转录组分析表明,由14-GPS重新定义的高、低复发风险组之间的差异表达基因数量多于按gleason分级定义的高、低复发风险组之间的差异表达基因数量,并且这些差异表达基因能富集到更多的与肿瘤增殖相关的通路。表观组学及基因组学分析发现,由14-GPS重新定义的高、低复发风险组之间的差异低甲基化基因与差异高表达基因显著交叠。蛋白质互作分析表明,在组学上发生变化的差异表达基因可能通过调节网络中与前列腺癌发生发展相关的hub基因的表达影响前列腺癌的术后复发。细胞增殖能力分析发现,高复发风险组样本的肿瘤细胞增殖能力显著高于低复发风险组。肿瘤细胞免疫浸润分析发现,相对于重新定义的低复发风险组,高复发风险组的记忆B细胞、调节性T细胞、活化NK细胞、初始CD4+T细胞、CD8+T细胞浸润程度加深。其中,记忆B细胞、调节T细胞浸润程度加深均被报道与细胞癌变程度加深相关。14-GPS与gleason打分结合所区分开的三大复发风险组之间存在着比二分类方法更为显著的生化复发时间差异。结论:本研究基于样本内基因的REOs算法,开发了一个14对基因对组成的定性标志,用于评估前列腺癌患者术后的复发风险,对经14-GPS划分的不同复发风险组的组学特征的分析有助于更全面、系统的认识前列腺癌的术后复发机制。将14-GPS和gleason打分结合可以更准确地预测患者的前列腺癌切除术后复发风险,为患者的个体化治疗提供重要的判别依据。