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肺癌是全球范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤,严重危害全球人类健康。肺腺癌是最常见的肺癌病理亚型。近年来,肺腺癌的发病率和死亡率逐年升高,其发病机制仍不完全清楚,需进一步深入系统研究。随着当前全球癌症多组学数据的指数型增长,基于基因表达网络的生物信息学分析在癌症研究中发挥着越来越重要的作用。本研究拟采用加权共表达网络分析（WGCNA）和差异基因表达分析等生物信息学分析方法结合实验验证,分析鉴定肺腺癌相关的关键网络模块和关键转录调控网络,为深入研究肺腺癌的分子发病机制,为探索研发新的肺腺癌分子诊断标志物和靶向治疗方案奠定坚实基础。（1）肺腺癌基因共表达网络的构建首先,从肿瘤基因组图谱数据库（The Cancer Genome Atlas,TCGA）（https://cancergenome.nih.gov/）下载592例肺腺癌患者组织样本的临床信息数据与转录物组数据,对肺腺癌样本进行聚类和临床信息表征,剔除离群样本。选取其中的55对肺腺癌及其癌旁正常对照样本的转录物组数据,采用加权共表达网络分析（Weighted gene correlation network analysis,WGCNA）方法,进行肺腺癌加权基因共表达网络的构建与模块识别,共计获得11个网络模块。进行肺腺癌基因共表达网络模块与临床特征相关性分析,发现MEturquoise等多个模块与样本类型（肺腺癌组织与癌旁正常组织）呈显著正相关。同时,对上述55对肺腺癌样本进行差异基因表达分析,共鉴定出1712个差异表达基因,其中566个下调基因,1146个上调基因。选取基因数量最多且与肺腺癌表型正相关系数最大的MEturquoise模块作为"肺腺癌模块",并构建获得“肺腺癌模块总网络”。（2）肺腺癌模块转录因子网络的构建从“肺腺癌模块总网络”中识别获取关键的子网络,并结合肺腺癌差异表达基因,构建获得“肺腺癌模块关键网络”（LUAD module key network）。GO功能富集和通路富集分析结果表明,“肺腺癌模块关键网络”中的基因显著富集于细胞周期和细胞运动等与肺腺癌发生发展密切相关的生物学过程和通路。进一步对“肺腺癌模块关键网络”（LUAD module key network）中的转录因子和转录辅助因子进行识别提取,构建“肺腺癌模块转录因子网络”（LUAD module TF network）。该网络包含11个基因,其中3个为转录因子（E2F2、B-Myb、FOXM1）,另外8个为辅助转录因子（AURKB、BIRC5、BRIP1、CCNA2、CENPA、CENPF、DEPDC1、PLK1）。基因基因表达分析结果表明,该网络中的11个基因在肺腺癌组织的表达均显著上调,且与肺腺癌分期分级等密切相关。该结果提示,E2F2、B-Myb、FOXM1形成的“肺腺癌模块转录因子网络”在肺腺癌中具有重要作用。（3）E2F2介导的肺腺癌转录调控网络的鉴定采用慢病毒介导的RNA干扰技术（RNA interference,RNAi）,构建E2F2 sh RNA载体并包装慢病毒,感染A549细胞,筛选获得E2F2基因沉默的稳定细胞株及其对照细胞株。采用RNA测序技术,检测并获取E2F2基因沉默后的转录物组数据。同时,从公共数据库获取B-Myb和FOXM1基因在A549细胞中分别沉默后的转录物组数据。对上述三组转录物组数据进行联合分析发现,E2F2、B-Myb和FOXM1基因沉默后的基因表达谱高度相似。采用肺腺癌转录物组数据进行基因表达相关性分析,结果表明,E2F2、B-Myb和FOXM1表达相关基因高度重叠。该结果强烈提示,E2F2、B-Myb和FOXM1三者作为核心转录因子调控相同的靶基因。采用RNAi技术单独或联合沉默A549细胞中E2F2、B-Myb和FOXM1的表达,RT-PCR分析结果表明,抑制三个转录因子中任一转录因子的表达,可导致其余两个转录因子的表达下调,同时也同样导致“肺腺癌模块转录因子网络”中其他转录辅助因子的表达下调。该结果提示,“肺腺癌模块转录因子网络”中的E2F2、B-Myb和FOXM1可相互调节,从而组成一个转录调控回路。（4）E2F2介导的肺腺癌转录调控网络的预后分析对“肺腺癌模块转录因子网络”中11个基因在肺腺癌中的表达水平进行单因素Cox回归分析,其中10个基因（B-Myb,FOXM1 PLK1,DEPDC1,CCNA2,CENPF,CENPA,AURKB和BRIP1）与肺腺癌患者总体生存率显著相关。进一步利用多因素Cox回归分析的逐步回归方法建立最优回归子集和多基因预后模型,结果显示,E2F2和PLK1两个基因可组成肺腺癌联合预后标志物,与单基因相比,能更有效和更显著地对肺腺癌患者进行分层和预后分析。综上所述,本研究综合采用WGCNA等生物信息学方法,对肺腺癌基因共表达网络进行系统构建和分析,分别构建获得“肺腺癌模块关键网络”和“肺腺癌模块转录因子网络”。“肺腺癌模块转录因子网络”包含11个转录调控因子,在肺腺癌均显著上调,其中的三个转录因子E2F2、B-Myb和FOXM1相互调节,从而组成一个转录调控回路。进一步构建获得的E2F2和PLK1双基因预后模型,能有效和显著地对肺腺癌患者进行分层和预后分析,提示E2F2和PLK1是肺腺癌分子诊断和靶向治疗的一个潜在新靶点。本研究对于深入研究肺腺癌的分子发病机制以及开发新的基于E2F2和PLK1的肺腺癌分子诊断和靶向治疗方案均具有积极的理论和现实意义。