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第一部分头颈恶性肿瘤差异表达基因的鉴定和生物信息学分析背景:头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC）是世界范围内第六大癌症,每年新增约55万人。由于这类癌症位于上气消化道的关键部位,其治疗方法对患者的生活质量有很大影响。在过去的几十年里,5年总生存率仍然保持在40%-60%左右。此癌症治疗的障碍包括疾病的不断进展及耐药。这是由癌细胞固有的异质性造成的。因此,鉴定HNSCC癌变进展和耐药的候选基因受到了广泛关注。目的:鉴定HNSCC癌变进展和耐药的候选基因,并生物信息学分析候选基因的功能及通路信息。方法:本研究从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus,GEO）数据库中下载了芯片数据。鉴定差异表达基因,并对其进行功能富集分析。通过Cytoscape软件构建蛋白-蛋白相互作用网络（protein‐protein interaction,PPI）,并挑选出核心基因,再次进行功能富集分析。在癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas,TCGA）中验证核心基因在HNSCC中的表达。结果:从GEO数据库（GSE58911,GSE107591）中鉴定出316个差异表达基因,其主要生物学过程分别为细胞外基质组织、细胞粘附、胶原分解代谢、胶原原纤维组织和表皮发育。主要细胞成分包括细胞外间隙、细胞外泌体、细胞外区、细胞外基质和蛋白质细胞外基质。主要分子功能包括细胞外基质结构组成、肝素结合、胶原结合、金属肽酶活性和丝氨酸型肽酶活性。通路分析显示,差异基因主要参与细胞外基质受体相互作用、阿米巴病、黏附灶和药物代谢细胞色素P450。蛋白互作网路中获得了一个由13个核心基因组成的显著模块。这些核心基因中分泌磷酸蛋白1（Secreted phosphoprotein 1,SPP1）表现出较高节点度且在HNSCC肿瘤组织中显著过表达。结论:本研究中发现的差异表达基因和核心基因有助于我们了解HNSCC不断进展及耐药的分子机制,为HNSCC的诊断和治疗提供候选靶点。第二部分OPN（SPP1）通过KRAS/MEK通路影响头颈鳞癌恶性进展及介导西妥昔单抗耐药的机制研究背景:目前得知癌症治疗过程中的获得性耐药主要归因于相关基因的改变。西妥昔单抗（Cetuximab,CTX）是首个批准用于HNSCC的免疫治疗药物。CTX克服了HNSCC的免疫抑制环境,增加了对癌症治疗的临床反应。然而,临床反应显示众多患者在治疗过程中出现了获得性耐药。因此,临床迫切需要确定在HNSCC中对CTX敏感性的分子决定因素以及CTX的耐药机制。SPP1又称骨桥蛋白（Osteopontin,OPN）,是一种多功能分泌酸性糖蛋白,由SPP1基因编码,参与多种生理和病理生理过程,包括免疫反应和癌症进展。然而,SPP1在HNSCC中的异常表达调控机制尚不清楚,是否与肿瘤耐药相关仍需进一步阐明。目的:研究SPP1基因在HNSCC中的表达及作用,并探究CTX的耐药机制。方法:本研究通过采用实时定量PCR和Western blot技术等检测HNSCC组织和细胞中SPP1的表达。建立了稳定的SPP1在细胞系中的过表达和下调。采用细胞计数Kit-8、transwell实验和流式细胞术研究SPP1在恶性表型中及在CTX耐药中的作用。采用裸鼠异种移植模型,验证SPP1和MEK通路抑制剂的作用。结果:SPP1在HNSCC组织中表达上调,在Fa Du和SCC-9细胞中表达上调。过表达SPP1可促进细胞增殖、迁移和侵袭,抑制细胞凋亡,而沉默SPP1则相反。机制研究表明,KRAS/MEK通路的激活参与了SPP1诱导的HNSCC恶性进展和CTX的耐药性。此外,下调SPP1或使用MEK抑制剂可以克服CTX的这种耐药模式。结论:本研究中发现SPP1通过KRAS/MEK通路影响HNSCC的恶性表型和CTX的耐药,这可能是HNSCC的一种新的潜在治疗靶点。第三部分转录因子RUNX1激活OPN促进头颈鳞癌恶性进展的机制研究背景:癌症转移进展仍然是HNSCC的主要负担,并与当前治疗的最终耐药性有关。值得注意的是,复杂的分子转录程序和下游信号通路参与了HNSCC从癌前病变发展到侵袭、转移和治疗耐药的过程。Runt相关转录因子1（Runt-related transcription factor 1,RUNX1）,又称急性髓系白血病蛋白1（acute myeloid leukemia 1 protein,AML1）,是RUNX转录因子家族的成员,是参与基本细胞和发育过程、干细胞生物学和肿瘤发生的重要主转录因子。尽管对RUNX1在不同癌症中的作用已有很多报道,但在头颈鳞癌中,其调控与肿瘤进展、侵袭和转移密切相关的基因（例如OPN）的机制尚未明确。目的:研究RUNX1在HNSCC恶性进展及耐药中的功能以及RUNX1在OPN转录调控中的作用。方法:本研究采用实时荧光定量PCR（q PCR）、Western blotting和免疫组织化学（immunohistochemistry,IHC）检测RUNX1在HNSCC细胞和组织中的表达水平。体外和体内实验验证RUNX1在HNSCC细胞转移表型和致瘤能力中的作用。通过双荧光素酶报告（Luciferase reporter）和染色质免疫共沉淀（chromatin immunoprecipitation,Ch IP）-q PCR检测来确定RUNX1通过转录水平调控OPN,并介导HNSCC恶行进展的潜在机制。结果:在HNSCC患者中,RUNX1随疾病进展而增加。此外,RUNX1的沉默显著减缓了HNSCC细胞的恶性进展,降低了OPN的体外表达,并削弱了体内HNSCC细胞的致瘤性。在机制上,我们证明RUNX1通过直接与OPN启动子结合,转录水平直接激活OPN,并通过丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase,MAPK）信号通路发挥作用。结论:本研究发现,在HNSCC中,RUNX1通过调控OPN转录在肿瘤细胞的迁移和侵袭中发挥重要作用。结果为RUNX1促进转移的机制提供了新的见解,并揭示了靶向RUNX1在HNSCC中的治疗潜力。