第一部分整合多组学分析揭示肝癌复杂瘤内异质性及新型免疫分型研究背景肝细胞性肝癌（HCC）具有极大的瘤内异质性,这大大限制了临床治疗的获益。因此,全面理解肿瘤异质性对于新型治疗策略的开发有着至关重要的作用。遗憾的是,目前学界对于肿瘤异质性的研究较为有限,缺乏对于瘤内异质性的全面解析这大大限制了临床实践策略的提升。实验目的本研究拟整合肿瘤基因组、表达谱及肿瘤表型等信息,绘制HCC瘤内异质性多组学图谱,寻找瘤内异质性从基因组到表型的传递特征,寻找可有效降低瘤内异质性影响的最佳干预维度和治疗策略。材料与方法研究纳入8例HCC患者,通过肿瘤组织多点取样策略共收集了42个样本,并使用全外显子测序、转录组测序、基于质谱的蛋白质组学和代谢组学及质谱流式细胞技术对肿瘤异质性进行探索。利用免疫组织化学和定量聚合酶链反应（PCR）手段对多组学的发现进行独立队列验证。结果该研究表明肿瘤异质性普遍存在于从基因组到肿瘤表型的各个维度。相较于基因组、转录组、蛋白质组和代谢组层面的巨大异质性,肝癌微环境的免疫状态具有相对较低的异质性。对此,我们提出靶向局部免疫是一种兼顾精确性和实用性的干预策略。通过基于肿瘤浸润免疫细胞亚型的聚类分析,我们确定了分别呈现出免疫激活、免疫缺陷和免疫抑制特征的三种肝癌亚型。这三种亚型具有不同的细胞因子/趋化因子表达水平和代谢特征。为简化分型标准,PTPRC和FOXP3被确定为新型免疫分型的有效生物标记物。通过荧光定量PCR和免疫组织化学技术,新型免疫分型在两个独立队列中取得了验证。结论瘤内和瘤间异质性普遍存在于HCC的各个层面,局部免疫或许是克服瘤内异质性的有效干预维度。在此基础上,我们提出了一种新的HCC免疫表型分类方法,有助于预测HCCs的预后,并为肿瘤治疗选择提供决策支持。第二部分肝细胞性肝癌异质性免疫细胞浸润揭示肿瘤-免疫调控机制研究背景免疫治疗是一种颇具前景的肝细胞性肝癌（HCC）治疗策略,但目前这种策略的应答率很低。肿瘤免疫生态系统是有效免疫治疗的关键。前期研究发现肿瘤免疫生态系统在肝癌患者间存在巨大差异,但其潜在的调节机制尚不清楚。实验目的本研究拟对肿瘤浸润免疫细胞全貌进行系统性描述,寻找免疫细胞亚型间相互调控的作用形式,并结合肿瘤表达谱信息探索HCC肿瘤生态系统异质性的关键调控机制,以期为免疫调控干预策略提供全新靶点。材料与方法采用质谱流式细胞术对HCC肿瘤浸润免疫细胞进行了全面的描述,通过生物信息学分析探索肿瘤浸润免疫细胞的分化和互作模式。利用转录组测序技术建立肿瘤表达谱,以建立肿瘤-免疫生态系统调控机制。并利用免疫组织化学、免疫印记、酶联免疫等技术对关键调控机制进行体内外模型验证。结果研究对HCC浸润免疫细胞进行了系统性描述,利用蛋白表达特征鉴定了48个免疫细胞亚群。基于蛋白表型的轨迹推断表明不同HCC样本的T淋巴细胞处于不同的衰竭阶段。免疫细胞亚型之间的相关性分析揭示HCC内的功能相关免疫社群。其中,耗竭社群中的PD-L1+浆细胞被证实通过释放分泌型PD-L1表现出免疫抑制能力,并可预测HCC患者的预后。研究证实了肿瘤相关信号如Wnt/β-catenin信号通路的免疫调节作用。此外,脂肪酸代谢尤其是花生四烯酸代谢被发现是T淋巴细胞功能异常的关键因素,GGT5是调控的关键代谢酶。过表达GGT5和注射代谢物白三烯D4可有效阻止肿瘤浸润T淋巴细胞的耗竭。结论研究描绘了HCC肿瘤-免疫生态系统的异质性景观。肿瘤浸润免疫细胞亚群通过复杂的功能相关相互作用,形成特异的免疫抑制微环境。PD-L1+浆细胞可作为患者生存的潜在生物标志物,花生四烯酸代谢是肝癌增强免疫治疗的潜在靶点。