研究背景原发性肝癌是消化系统常见的恶性肿瘤,其中肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma,HCC）是最常见的病理类型。HCC具有早期无症状,易发生血管侵袭和转移的特点,使得HCC患者预后仍不容乐观。一方面,HCC的演进是一个多阶段的病理过程,在致病因素的相互作用下,肝细胞由损伤逐渐发展为HCC,这一过程往往伴随着肝硬化的发生;另一方面,HCC是一种高异质性的肿瘤,目前尚缺乏精准的分子标志物能对其进行早期诊断。近年来,基因组和表观基因组图谱证实了 HCC演进过程中发生了一系列遗传和表观遗传改变,这为寻找HCC演进关键分子提供了新的机遇。因此,我们基于高通量组学技术,结合生物信息学分析,试图筛选在HCC演进过程中起到关键作用的分子,以期对HCC的早诊早治提供新方法和新思路。研究目的本研究旨在探索HCC演进过程中发挥关键作用的分子标志物,筛选鉴定出有诊断、治疗和预测预后价值HCC靶点,同时开发相应的诊断和预后模型,为HCC的早诊早治做出有意义的贡献并为将来HCC的功能在体可视化打下坚实基础。研究方法在GEO（Gene Expression Omnibus）数据库中下载了两个数据集,其中一个包含HCC和肝硬化样本,另一个包含HCC演进各阶段的样本。随后通过差异表达基因分析和加权基因共表达网络分析分别对这两个数据集进行分析。根据分析结果,进一步利用COX、LASSO回归和随机森林算法在TCGA（The Cancer Genome Atlas）队列中进行分析以筛选与HCC预后相关的关键分子,最终确定了三个HCC演进的关键分子。接着验证了三个分子在正常肝脏,肝硬化组织和HCC中的表达水平,并进一步研究了它们与HCC演进相关表型的关系。最后,利用这三个HCC演进关键分子构建了 HCC诊断和预后模型并对它们的性能进行了验证。研究结果本研究最终确定了三个与染色体不稳定性相关的HCC演进关键分子KIF20A（Kinesin Family Member 20A）,TOP2A（DNATopoisomerase Ⅱ Alpha）和TTK（TTK Protein Kinase）。三个分子在HCC组织中高表达,在正常肝或肝硬化组织中低表达。体内外实验证实了三个HCC演进关键分子促进HCC的增殖、迁移、侵袭并抑制凋亡。此外,下调KIF20A,TOP2A和TTK的表达能促进HCC的染色体不稳定性。基于三个HCC演进关键分子所构建的诊断模型在区分HCC与肝硬化组织或不良再生结节的特异性和敏感性均高于0.75,而基于三个HCC演进关键分子结合临床参数构建的列线图在预后预测上比TNM系统具有更高的区分度和校准度。研究结论KIF20A,TOP2A,TTK是HCC演进的关键分子,相较于正常肝组织和肝硬化组织,它们在HCC中高表达,能够促进HCC增殖、迁移、侵袭并抑制HCC凋亡,下调它们的表达能促进HCC的染色体不稳定性。基于关键分子KIF20A,TOP2A,TTK构建的诊断和预测模型具有极佳的应用价值。